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Finalmente, un uso práctico para la fusión nuclear

Finalmente, un uso práctico para la fusión nuclear


Hay unos cientos de reactores de este tipo, conocidos como tokamaks, en instalaciones de investigación financiadas por el estado en todo el mundo, incluido el Torus europeo conjunto en el Reino Unido e ITER, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional, una colaboración de 35 países en el sur de Francia. Durante décadas, los investigadores los han utilizado para hacer frente a los desafíos de la fusión nuclear, una tecnología potencialmente revolucionaria que podría proporcionar energía esencialmente ilimitada. Dentro de un tokamak, se utilizan poderosos imanes para mantener el plasma en remolino a alta presión, lo que le permite alcanzar las decenas de millones de grados necesarios para que los átomos se fusionen y liberen energía. Los cínicos argumentan que la fusión nuclear está condenada a seguir siendo para siempre la fuente de energía del futuro; en este momento, los experimentos de fusión aún consumen más electricidad de la que generan.

Pero Kostadinova y su colaborador Dimitri Orlov estaban más interesados ​​en el plasma dentro de estos reactores, que se dieron cuenta de que podría ser el entorno perfecto para simular una nave espacial entrando en la atmósfera de un gigante gaseoso. Orlov trabaja en el reactor de fusión DIII-D, un tokamak experimental en una instalación del Departamento de Energía de EE. UU. En San Diego, pero su experiencia es en ingeniería aeroespacial.

Juntos, utilizaron las instalaciones DIII-D para realizar una serie de experimentos sobre ablación. Usando un puerto en la parte inferior del tokamak, insertaron una serie de varillas de carbono en el flujo de plasma y usaron cámaras y espectrómetros infrarrojos y de alta velocidad para rastrear como se desintegraron. Orlov y Kostadinova también dispararon minúsculos pellets de carbono en el reactor a alta velocidad, imitando a pequeña escala lo que el escudo térmico de la sonda Galileo habría encontrado en la atmósfera de Júpiter.

Las condiciones dentro del tokamak eran notablemente similares en términos de temperatura del plasma, la velocidad a la que fluía sobre el material e incluso su composición: la atmósfera joviana es principalmente hidrógeno y helio, el tokamak DIII-D usa deuterio, que es un isótopo de hidrógeno. “En lugar de lanzar algo a una velocidad muy alta, colocamos un objeto estacionario en un flujo muy rápido”, dice Orlov.

Los experimentos, que se presentaron en una reunión de la Sociedad Estadounidense de Física en Pittsburgh este mes, ayudaron a validar la modelos de ablación que fueron desarrollados por científicos de la NASA utilizando datos enviados desde la sonda Galileo. Pero también sirven como prueba de concepto para un nuevo tipo de prueba. “Estamos abriendo este nuevo campo de investigación”, dice Orlov. «Nadie lo ha hecho antes».

Es algo que se necesita urgentemente en la industria. «Ha habido un retraso en los nuevos procedimientos de prueba», dice Yanni Barghouty, fundador de Corporación de Blindaje Cósmico, una startup que construye escudos de radiación para naves espaciales. «Te permite crear prototipos mucho más rápido y de forma más económica; hay un circuito de retroalimentación».

Queda por ver si los reactores de fusión nuclear serán un campo de pruebas práctico: son dispositivos increíblemente sensibles que han sido diseñados para otro propósito por completo. Orlov y Kostadinov recibieron tiempo en DIII-D como parte de un esfuerzo especial para usar el reactor para expandir el conocimiento científico, utilizando un puerto construido en el tokamak con el propósito de probar nuevos materiales de manera segura. Pero es un proceso caro. Su día en la máquina costó medio millón de dólares. Como resultado, este tipo de experimento probablemente se realizará con moderación en el futuro, cuando surja la oportunidad, para ajustar y mejorar las simulaciones por computadora.



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