Real Sociedad Española de Física - RSEF

Salvado un importante obstáculo para la fusión

Los físicos Luis Delgado-Aparicio (izquierda) y David Gates Físicos de Princeton proponen una explicación para el límite de densidad en tokamaks.
Francisco Castejón (Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT)

Un equipo de físicos de la Universidad de Princeton ha encontrado una posible explicación al límite de densidad en tokamaks, lo que implica un paso hacia la resolución del problema de la fusión. Este límite supone un obstáculo para la mayor eficiencia de estos dispositivos en el confinamiento de plasmas y, por tanto, aleja la consecución de la fusión, haciendo necesarias trampas magnéticas de mayor tamaño.

Según la explicación de David Gates y Luis Delgado-Aparicio, investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de la Universidad de Princeton, la acumulación de impurezas combinada con cierta distribución de la corriente en el plasma puede generar las llamadas islas magnéticas, que consisten en rupturas de la topología inicial del campo magnético. Básicamente, el campo debería generar superficies toroidales anidadas, pero éstas se rompen y producen tubos de flujo dentro del plasma. Es en estos tubos de flujo, o islas magnéticas, donde tienen lugar fenómenos de acumulación de impurezas, tanto mayor cuanto más densidad tenga el plasma. Las impurezas radian una parte de la potencia del plasma y, en muchos casos, lo hacen más eficientemente cuanto más baja sea la temperatura. De este modo, al aumentar la densidad se puede dar el caso de que el plasma se apague por simple emisión de la potencia mediante radiación electromagnética, lo que se conoce como un colapso radiativo.

Por estos motivos, estas acumulaciones de impurezas en las islas pueden explicar el límite de densidad observado experimentalmente en tokamaks. Si esta explicación es correcta, el método para evitar el límite de densidad, propuesto por los investigadores, es conceptualmente simple: habría que calentar el interior de las islas magnéticas para evitar que la temperatura baje y que las impurezas acaben por emitir toda la energía almacenada en el plasma. Aún así queda por ver cual puede ser el método de calentamiento apropiado para que la energía aportada quede en el interior de la isla. En todo caso, en el artículo publicado en la revista Physical Review Letters (enlace: http://prl.aps.org/pdf/PRL/v108/i16/e165004)  se hace una propuesta de experimentos para realizar en tokamaks de tamaño mediano o pequeño.

No es que los autores hayan resulto ellos solos el problema de la fusión, pero sí han dado un paso importante en esa dirección.

FECYT

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