Yakarta, CNN Indonesia —
Científicos que trabajan en el proyecto “sol artificial” o Tokamak superconductor experimental avanzado (ESTE) Porcelana ha logrado lograr el “régimen libre de densidad” largamente sospechado en experimentos con plasma de fusión.
En estas circunstancias, el plasma permanece estable incluso si la densidad del plasma aumenta mucho más allá de los límites convencionales.
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La investigación, publicada el 1 de enero en Science Advances, proporciona nuevos conocimientos sobre cómo finalmente se puede superar uno de los obstáculos físicos más difíciles para la ignición de la energía de fusión.
Este estudio, citado por Science Daily, fue codirigido por Ping Zhu, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, y Ning Yan, profesor asociado de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China.
Al desarrollar un nuevo enfoque operativo de alta densidad para EAST, muestran que la densidad del plasma se puede aumentar mucho más allá de los límites empíricos establecidos desde hace mucho tiempo sin desencadenar las falsas inestabilidades que normalmente terminan los experimentos.
Los resultados desafían suposiciones de décadas de antigüedad sobre el comportamiento del plasma tokamak a altas densidades.
La fusión nuclear se considera una fuente potencial de energía limpia y sostenible. En la fusión de deuterio-tritio, el combustible debe calentarse a unos 13 keV (150 millones de Kelvin) para alcanzar las condiciones óptimas.
A esta temperatura, la cantidad de energía de fusión producida aumenta proporcionalmente al cuadrado de la densidad del plasma.
A pesar de estas ventajas, los experimentos con tokamak han estado limitados durante mucho tiempo por el límite superior de densidad. Cuando se superan estos límites, el plasma suele volverse inestable, alterando el confinamiento y poniendo en peligro el funcionamiento del dispositivo. Esta inestabilidad ha sido un obstáculo importante para mejorar el rendimiento de la fusión.
Un nuevo marco teórico llamado autoorganización de la pared de plasma (PWSO) ofrece una explicación alternativa de por qué ocurren los límites de densidad. Este concepto fue introducido por primera vez por DF Escande et al. sugerido. del Centro Nacional Francés de Investigaciones Científicas y de la Universidad de Aix-Marsella.
Según la teoría PWSO, puede surgir un rango de densidad infinito cuando la interacción entre el plasma y las paredes metálicas del reactor alcanza un estado de equilibrio preciso. En este régimen, la pulverización física juega un papel dominante en la configuración del comportamiento del plasma.
El experimento EAST proporciona la primera confirmación experimental de esta idea teórica.
Los investigadores controlaron cuidadosamente la presión inicial del gas combustible y aplicaron calentamiento por resonancia de ciclotrón electrónico durante la fase de generación inicial de cada descarga. Con esta estrategia, las interacciones plasma-pared se pueden optimizar desde el principio.
Esto reduce significativamente la acumulación de contaminantes y las pérdidas de energía, permitiendo que la densidad del plasma aumente gradualmente hasta el final de la fase inicial.
En estas condiciones, EAST ingresa con éxito a la región libre de densidad predicha por PWSO, donde se mantiene un funcionamiento estable incluso a densidades muy por encima de los límites empíricos.
Además, se espera que los resultados experimentales proporcionen nuevos conocimientos físicos sobre cómo podrían superarse las barreras de densidad que han existido durante mucho tiempo en el funcionamiento del tokamak para lograr la combustión por fusión.
“Este hallazgo sugiere una ruta práctica y escalable para ampliar el límite de densidad en los tokamaks y dispositivos de fusión de plasma de combustión de próxima generación”, dijo Zhu.
(lom/dmi)
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