Publicado 29/04/2020 10:48:34 +02:00CET

Las ondas de radio pueden ayudar a controlar la energía de fusión

Las ondas de radio pueden ayudar a controlar la energía de fusión
Las ondas de radio pueden ayudar a controlar la energía de fusión - Oak Ridge National Laboratory

MADRID, 29 Abr. (EUROPA PRESS) -

Las ondas de radio pueden ser utilizadas para perfeccionar la energía de fusión. Un nuevo estudio muestra cómo controlar la potencia y el objetivo de las ondas para hacer un uso óptimo del efecto de condensación de corriente de RF (radiofrecuencia), teniendo en cuenta las inestabilidades que obstaculizan la eficiencia de los reactores en experimentación.

Un desafío clave para capturar y controlar la energía de fusión en la Tierra es mantener la estabilidad del plasma (el gas cargado eléctricamente que alimenta las reacciones de fusión) y mantenerlo a millones de grados de calor para lanzar y mantener las reacciones de fusión. Este desafío requiere controlar islas magnéticas, estructuras en forma de burbuja que se forman en el plasma en instalaciones de fusión tokamak en forma de rosquilla. Estas islas pueden crecer, enfriar el plasma y provocar interrupciones (la liberación repentina de energía almacenada en el plasma) que puede detener las reacciones de fusión y dañar gravemente las instalaciones de fusión que las albergan.

La investigación de científicos de la Universidad de Princeton y del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) apunta a un mejor control de las problemáticas islas magnéticas en ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia y otras instalaciones de fusión futuras que no pueden permitir grandes interrupciones. "Esta investigación podría abrir la puerta a esquemas de control mejorados que antes se consideraban inalcanzables", dijo Eduardo Rodríguez, un estudiante graduado en el Programa Princeton en Física de Plasma y primer autor de un artículo en Física de Plasmas que informa los hallazgos.

La investigación sigue el trabajo previo de Allan Reiman y Nat Fisch, que identificaron un nuevo efecto llamado "condensación de corriente de RF (radiofrecuencia)" que puede facilitar en gran medida la estabilización de las islas magnéticas. El nuevo artículo de Física de Plasmas muestra cómo hacer un uso óptimo del efecto. Reiman es miembro distinguido de investigación en PPPL y Fisch es profesor de la Universidad de Princeton y Director del Programa Princeton en Física de Plasma y Director Asociado de Asuntos Académicos en PPPL.

Las reacciones de fusión combinan elementos de luz en forma de plasma, el estado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, para generar cantidades masivas de energía en el sol y las estrellas. Los científicos de todo el mundo buscan reproducir el proceso en la Tierra para un suministro prácticamente inagotable de energía limpia y segura para generar electricidad para toda la humanidad.

El nuevo estudio, basado en un modelo analítico simplificado, se centra en el uso de ondas de RF para calentar las islas y conducir la corriente eléctrica que hace que se encojan y desaparezcan. Cuando la temperatura sube lo suficiente, pueden ocurrir interacciones complicadas que conducen al efecto de condensación de corriente de RF, que concentra la corriente en el centro de la isla y puede mejorar en gran medida la estabilización. Pero a medida que aumenta la temperatura, y el gradiente de la temperatura entre el borde más frío y el interior caliente de la isla aumenta, el gradiente puede generar inestabilidades que hacen que sea más difícil aumentar aún más la temperatura.

Este punto-contrapunto es un indicador importante de si las ondas de RF lograrán su objetivo de estabilización. "Analizamos la interacción entre la condensación actual y el aumento de la turbulencia del gradiente que crea el calentamiento para determinar si el sistema está estabilizado o no", dice Rodríguez. "Queremos que las islas no crezcan". El nuevo estudio muestra cómo controlar la potencia y el objetivo de las ondas para hacer un uso óptimo del efecto de condensación de corriente de RF, teniendo en cuenta las inestabilidades. Centrarse en esto puede conducir a una mejor estabilización de los reactores de fusión ", dijo Rodríguez en un comunicado.

Los investigadores ahora planean introducir nuevos aspectos en el modelo para desarrollar una investigación más detallada. Dichos pasos incluyen el trabajo realizado para incluir el efecto de condensación en los códigos de computadora para modelar el comportamiento de las ondas RF lanzadas y su verdadero efecto. La técnica se utilizaría en última instancia para diseñar esquemas óptimos de estabilización de islas.

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