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Un reactor de fusión registra una temperatura siete veces más caliente que la del Sol durante casi 30 segundos

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Los científicos surcoreanos lo han alcanzado gracias a un nuevo método para generar plasma llamado 'Mejora Regulada de Iones Rápido', diferente al modo tradicional, que provoca daños en la pared interior del horno de fusión.
KSTAR

Un grupo de investigadores de instituciones científicas de Corea del Sur descubrió un nuevo procedimiento para producir y estabilizar plasma ultracaliente por más tiempo, tras generar una reacción nuclear en el Dispositivo de Investigación de Fusión Nuclear Superconductora (KSTAR). Este instrumento científico alcanzó, durante casi 30 segundos, una temperatura siete veces mayor que la del núcleo del Sol, informan medios locales.

De acuerdo con los autores del estudio, publicado en la revista Nature, se necesitarían temperaturas y presiones muy altas, similares a la del astro rey, para crear, en la Tierra, energía a partir del plasma obtenido de la fusión de los núcleos de los átomos e isótopos. Sin embargo, dadas las condiciones ambientales terrestres, la única manera de que se dé un proceso nuclear de tal magnitud es a través de medios artificiales.

Para lograr esto, se utilizan reactores de fusión con forma de rosquilla de tipo Tokamak. En el caso de Corea del Sur, los científicos de ese país construyeron en 2007 un reactor de este tipo, conocido como KSTAR, que confina el plasma ultracaliente mediante el uso de un campo magnético. Desde que comenzó a opera el KSTAR, en 2008, se han registrado diversos logros.

El primero ocurrió en 2018, cuando la temperatura de los iones del plasma de fusión superó por primera vez los 100 millones de grados centígrados. Posteriormente, en 2021, se estableció un récord mundial después de mantener esta misma temperatura por 30 segundos de manera continua. A pesar de que en este año no se implantó un récord de operación (100 millones de grados centígrados durante 20 segundos), se identificó un nuevo método que podría preservar de forma estable el plasma a temperaturas y densidades altas en un reactor de fusión nuclear durante largos períodos de tiempo.

¿Cuál es este nuevo método?

Los investigadores detallaron que el método básico de operación del plasma de fusión en reactores comerciales es el modo de alto rendimiento, conocido como 'Modo H'. No obstante, la desventaja de emplear este procedimiento es que puede ocasionar daños en la pared interior del horno de fusión por la explosión del plasma, que es provocada por un fenómeno de inestabilidad en la superficie de esta, denominado como 'Modo Localizado en el Borde' (ELM).  

Después de realizar un análisis de los datos de la operación del KSTAR, los cuales fueron simulados para su comprobación, los investigadores hallaron que los iones de alta velocidad aumentaron la temperatura del plasma cuando este fue calentado. El resultado fue la estabilización de su turbulencia interna. Este modo de conducción fue nombrado 'Mejora Regulada de Iones Rápido' (FIRE, por sus siglas en inglés), que, en comparación con el Modo H, incrementa el rendimiento del plasma, además de no causar ELM.

"El modo FIRE es un resultado creativo recién obtenido al analizar los resultados de un experimento fallido que no se desarrolló como se esperaba", mencionó el profesor de la Universidad Nacional de Seúl, Na Yong-soo. Por su parte, el académico del Instituto de Fusión Nuclear de Corea, Han Hyun-sun, aseguró que los resultados obtenidos en el estudio fueron posibles una vez se centraron "en el aspecto de la temperatura entre las tres condiciones para la realización de la fusión nuclear: densidad, temperatura y tiempo de confinamiento del plasma".

"A través de investigaciones adicionales sobre el modo FIRE y los iones de alta velocidad, se espera que el rendimiento y la duración de la operación del plasma de temperatura ultra alta a 100 millones de grados centígrados del KSTAR mejoren aún más", concluyó.

Además de Corea del Sur, otras naciones que han desarrollado reactores Tokamak son China (EAST) y Rusia (T-15MD), así como la Unión Europea (JET). En enero de 2022, China anunció que estableció a finales de diciembre de 2021 un récord con su reactor de sol artificial, al mantener la temperatura de plasma cerca de los 70 millones de grados centígrados por 1.056 segundos (17,6 minutos). En febrero de 2022, científicos del grupo de trabajo del Joint European Torus (JET) informaron que se impuso un nuevo récord mundial al generar 59 megajulios de energía térmica a partir de la fusión nuclear durante un periodo de cinco segundos.

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