Ver el interior de un reactor de fusión nuclear es, por razones obvias, complicado. Estamos hablando de temperaturas de millones de grados centígrados, más calientes que el núcleo del Sol. Sin embargo, la empresa británica Tokamak Energy acaba de regalarnos imágenes inéditas de lo que sucede en el interior de su reactor esférico ST40: un vídeo a todo color y a la increíble velocidad de 16.000 fotogramas por segundo.
Un ballet de colores sin precedentes. Lo que estamos viendo en el vídeo es, en esencia, la coreografía de los elementos del tokamak. El ST40, como la mayoría de estos reactores, utiliza isótopos de hidrógeno (deuterio en este caso) como combustible. Cuando este gas se convierte en plasma, emite una característica luz rosa, que domina la escena. Pero lo interesante comienza cuando los investigadores introducen el litio, que brilla en rojo.
Y no, esto no es sólo un espectáculo visual. Cada color, cada filamento brillante que vemos en estas imágenes, es una mina de oro de información que está ayudando a los científicos a resolver uno de los mayores desafíos en el largo camino hacia la energía de fusión comercial: cómo domesticar el plasma para que no degrade los materiales del reactor.
¿Qué estamos viendo exactamente? En las imágenes vemos cómo se inyectan pequeños gránulos de litio en la cámara del reactor. Al entrar en las zonas exteriores, más frías, del plasma, el litio neutro se excita y emite una intensa luz roja carmesí. A medida que penetran en las regiones más calientes y densas, los átomos de litio pierden un electrón, se ionizan (convirtiéndose en iones de litio) y comienzan a brillar con un tono verdoso.
Una vez ionizado, el litio ya no se mueve libremente. Se ve obligado a seguir las líneas invisibles, pero muy poderosas, del campo magnético que confinan el plasma. Esos filamentos verdes que vemos bailando en el vídeo son, literalmente, el litio que arrastra la jaula magnética del reactor.
¿Para qué es todo esto? El litio actúa como escudo protector para el reactor. Registrar lo que sucede en color no es fácil, pero ayuda a identificar si las impurezas que Totakak Energy está introduciendo en el reactor irradian en el lugar esperado. Y si los polvos de litio penetran hasta el núcleo del plasma.
Este experimento forma parte de la investigación de un modo de funcionamiento denominado «radiador de punto X» (XPR) que utiliza elementos como el litio para que el borde del plasma irradie y pierda una gran cantidad de calor antes de tocar las paredes del reactor. Es una «atmósfera» protectora que enfría el plasma justo en el último momento, reduciendo el desgaste de los componentes sin sacrificar el rendimiento del núcleo.
El avance de Tokamak Energy. Este enfoque es la pieza central del programa de actualización Dell ST40, que ha recibido financiación de los departamentos de energía de Estados Unidos y Reino Unido. El objetivo es recubrir con litio todos los componentes que encaran el plasma, una técnica que ya ha sido demostrada en otros laboratorios, como el de Princeton, para mejorar el rendimiento del plasma.
Este tipo de diagnóstico visual complementa los increíblemente complejos sistemas que se están instalando en reactores como el JT-60SA en Japón, el tokamak más avanzado del mundo en la actualidad, que utiliza láseres para medir la temperatura y densidad del plasma de forma indirecta.
Una carrera global. Si bien proyectos institucionales colosales como ITER trazan un camino a largo plazo, con sus primeros experimentos de deuterio-tritio en 2039, empresas más ágiles como Tokamak Energy están explorando nuevos diseños y tecnologías, como tokamaks esféricos e imanes superconductores de alta temperatura, para acelerar la llegada de la fusión comercial.
El cierre del histórico reactor JET en el Reino Unido, que batió su récord energético, marcó el final de una era, pero su legado es la base sobre la que se construyen todos estos nuevos avances. Esta nueva ventana al corazón del plasma no sólo es visualmente impresionante. Es un pequeño paso que nos acerca un poco más al objetivo de replicar la energía de las estrellas en la Tierra. La fusión nuclear se ha vuelto mucho más colorida y esa es una gran noticia.
Imagen | Energía Tokamak
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