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La nueva ley de la física que traerá reactores de fusión más potentes
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Más combustible, más energía

La nueva ley de la física que traerá reactores de fusión más potentes

Un equipo afirma que la ley que gobierna la cantidad de combustible en un reactor de fusión no es correcta, abriendo la puerta a aumentar la potencia usando más hidrógeno

Foto: Imagen del interior de un reactor de fusión tokamak
Imagen del interior de un reactor de fusión tokamak

Físicos europeos han descubierto una nueva ley de la física que básicamente dobla la potencia teórica de un reactor de fusión del tipo tokamak. Este nuevo principio — publicado en el diario científico de la American Physical Society — afirma que es posible multiplicar por dos el combustible de un reactor sin desestabilizar el proceso de fusión, incrementando radicalmente el potencial de producción de energía.

Los autores de este estudio revisado por pares afirman que la clave para llegar a este nuevo principio ha sido la simulación de la turbulencia en el plasma del tokamak. Unas simulaciones tan complejas que sólo han sido posibles gracias al avance de algunas de las supercomputadoras más potentes del planeta.

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Cuestión de principios

Según Paolo Ricci — uno de los autores del nuevo principio e investigador del Centro Suizo del Plasma, en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana — un reactor como el ITER podría operar con el doble de la cantidad de hidrógeno de la prevista, aumentando también la potencia teórica de éste y otros reactores tokamak como el sucesor del ITER, conocido como DEMO.

placeholder Construcción del ITER. El ensamblaje del tokamak sigue parado a día de hoy a la espera de la autorización de la agencia de seguridad nuclear francesa.
Construcción del ITER. El ensamblaje del tokamak sigue parado a día de hoy a la espera de la autorización de la agencia de seguridad nuclear francesa.

La ley de escala de la reacción de fusión desarrollada por Ricci y su equipo reemplaza la anterior, conocida como el límite de Greenwald. Esa ley fue descubierta de forma empírica por el científico Martin Greenwald en 1988, que buscaba la respuesta a cuánto combustible podría utilizarse antes de que la fusión se interrumpiera en el reactor.

Ricci explica que "una de las limitaciones en la fabricación de plasma dentro de un tokamak es la cantidad de combustible de hidrógeno que puedes inyectar en él”, algo sobre lo que se lleva especulando desde que se estableció la teoría sobre la que se basarían los primeros proyectos de fusión. Según Ricci, sabemos que, si se aumenta la densidad de combustible, en algún momento se llega a lo que los físicos nucleares llaman ‘interrupción’, el momento en el que el confinamiento deja de ser efectivo y “el plasma va a donde sea”. Como cuenta el líder del estudio, en los años ochenta trataron de crear algún tipo de ley que pudiera predecir la densidad máxima de hidrógeno que se puede poner dentro de un tokamak.

Nuevos límites

"Greenwald derivó la ley empíricamente, es decir, completamente desde datos experimentales, no de una teoría probada, o de lo que llamaríamos 'primeros principios'", explica Ricci. El límite funcionó lo suficientemente bien para avanzar en los proyectos pero la ecuación anterior constituye un gran límite para el funcionamiento de proyectos como DEMO “porque dice que no se puede aumentar la densidad de combustible por encima de un cierto nivel". Al contrario que el ITER, que sólo disipará el calor producido, el reactor DEMO usará el calor de la fusión para mover las turbinas que generarán electricidad.

placeholder Una ilustración de DEMO, el sucesor de ITER. En teoría, podría ser uno de los primeros reactores de fusión tokamak en producir electricidad (EUROfusion)
Una ilustración de DEMO, el sucesor de ITER. En teoría, podría ser uno de los primeros reactores de fusión tokamak en producir electricidad (EUROfusion)

El trabajo de Ricci y su equipo de la EPFL — apoyado por otras instituciones de investigación europeas como el Instituto Max Planck de la Física de Plasma o el proyecto Joint European Torus — invalida el límite Greenwald aunque respeta su espíritu y establece una nueva ley que duplica el combustible potencial del ITER y el resto de tokamaks. "Esto es importante porque muestra que la densidad que puedes alcanzar en un tokamak aumenta con la potencia que necesitas para ejecutarlo", asegura Ricci, ”y ésa es una muy buena noticia".

Físicos europeos han descubierto una nueva ley de la física que básicamente dobla la potencia teórica de un reactor de fusión del tipo tokamak. Este nuevo principio — publicado en el diario científico de la American Physical Society — afirma que es posible multiplicar por dos el combustible de un reactor sin desestabilizar el proceso de fusión, incrementando radicalmente el potencial de producción de energía.

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