El último día de funcionamiento, el tokamak del MIT estableció un nuevo récord mundial de presión de plasma.

Los científicos e ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts rompieron su propio récord mundial de presión de plasma, un componente clave para generar energía a partir de la fusión en un tokamak. El reactor nuclear Alcator C-Mod logró un resultado de 2.05 atmósferas, que es 15% más alto que el anterior.

El experimento se realizó el último día de funcionamiento del Alcator C-Mod - 23 de septiembre de 2016. El financiamiento del proyecto ha sido completado . El reactor Alcator C-Mod ha estado en funcionamiento en el MIT durante 23 años, y durante ese tiempo ha establecido repetidamente un récord de presión de plasma en un tokamak. La anterior en 1.77 atmósferas se estableció en 2005.

C-mod es el único reactor de fusión termonuclear compacto del mundo que puede crear un campo magnético al inducir 8 Tesla, 160 mil veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra. Le permite crear un plasma denso y caliente, que puede ser estable a temperaturas superiores a 80 millones de grados Celsius.

Para lograr un efecto récord, los investigadores del MIT crearon un campo magnético de 5.7 Tesla. Esto fue suficiente para calentar el plasma a 35 millones de grados Celsius, una temperatura dos veces la temperatura del núcleo solar. Se necesitaron 4 megavatios de energía para calentar el plasma. Durante el experimento, se produjeron 300 trillones de reacciones de síntesis por segundo en plasma.

"Este resultado confirma que la alta presión necesaria para quemar plasma se logra mejor con tokamaks de alto campo magnético como el Alcator C-Mod", dijo Riccardo Betty, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Astronomía de la Universidad de Rochester. Además de los físicos del MIT, científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y General Atomics participaron en la organización del experimento.

“Este es un logro notable que destaca el exitoso programa Alcator C-Mod en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. La presión plasmática récord se está acercando a la energía práctica de fusión ", dijo Dale Mead , ex subdirector del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, que no participó directamente en el experimento.


Para que una reacción de fusión termonuclear se desarrolle con éxito en la Tierra, uno debe aprender a mantener el plasma caliente (por encima de 50 millones de grados) en un tokamak en un estado estable a alta presión en un cierto volumen. Es por eso que hasta ahora, los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts han estado prestando especial atención a esta variable. Su tokamak lidera en términos de presión, y se presta poca atención a otras dos variables: volumen y temperatura. Los empleados del MIT confían en que si los científicos de todo el mundo logran resolver el problema de la presión, será posible decir que 2/3 de los caminos para obtener una fuente de energía termonuclear ya han sido cubiertos.



La fusión termonuclear es el mismo proceso que ocurre en las entrañas del sol. De hecho, la estrella es un reactor termonuclear natural. La energía que se libera durante la síntesis es suficiente para emitir poderosas corrientes de luz y partículas. Si en la Tierra será posible reproducir las condiciones bajo las cuales dos núcleos atómicos de la luz pueden unirse en uno más pesado, superando las fuerzas repulsivas, entonces, a la larga, la humanidad podrá reemplazar las centrales nucleares tradicionales. Esta solución tiene muchas ventajas. Los componentes principales del combustible - deuterio y tritio - se extraen del agua y el litio. El deuterio nos durará millones de años, el litio durante varios cientos de años. Además, las centrales eléctricas serán más seguras. La densidad del combustible en el espacio de reacción será muy baja: dentro de 1 gramo de combustible de deuterio / tritio por 1000 metros cúbicos.Cualquier falla enfriará el plasma y detendrá la reacción, y el deuterio, el litio y el helio obtenidos durante la reacción no son radiactivos. Solo el tritio es un peligro, pero su vida media es de solo 12,6 años. Se producirá y utilizará en un reactor nuclear, por lo que el diseño de las plantas nucleares se diseñará de tal manera que se evite su liberación. Y finalmente, en las centrales eléctricas del futuro, la energía se generará sin combustible nuclear gastado. Es por eso que los científicos de todo el mundo están haciendo tanto esfuerzo para lograr el objetivo, a pesar de que esto puede llevar incluso una docena de años.Se producirá y utilizará en un reactor nuclear, por lo que el diseño de las plantas nucleares se diseñará de tal manera que se evite su liberación. Y finalmente, en las centrales eléctricas del futuro, la energía se generará sin combustible nuclear gastado. Es por eso que los científicos de todo el mundo están haciendo tanto esfuerzo para lograr el objetivo, a pesar de que esto puede llevar incluso una docena de años.Se producirá y utilizará en un reactor nuclear, por lo que el diseño de las plantas nucleares se diseñará de tal manera que se evite su liberación. Y finalmente, en las centrales eléctricas del futuro, la energía se generará sin combustible nuclear gastado. Es por eso que los científicos de todo el mundo están haciendo tanto esfuerzo para lograr el objetivo, a pesar de que esto puede llevar incluso una docena de años.

Hoy, el principal obstáculo es el hecho de que los reactores usan más energía de la que crean. Durante la rotación del plasma caliente, ocurren destellos cortos, que los tokamaks no pueden soportar por mucho tiempo. 6 minutos y 30 segundos es el récord que el tokamak francés pudo establecer en 2003. Idealmente, debe crear un reactor que pueda producir un plasma autosustentable. Por lo tanto, 35 países, incluidos Rusia, Estados Unidos, China y la Unión Europea, ahora están invirtiendo en la construcción del reactor ITER en Francia, lo que debería resolver este problema. El gobierno de los Estados Unidos, también interesado en la construcción, decidió abandonar el financiamiento Alcator C-Mod a favor de ITER. En la implementación de este proyecto, de hecho, se utilizan los logros más importantes y significativos, que se lograron en los diseños y materiales para C-Mod.



Ahora, el equipo de fusión nuclear del MIT intentará utilizar nuevos superconductores de alta temperatura que puedan producir campos magnéticos más fuertes sin calentamiento ni consumo de electricidad. Estos superconductores deberían convertirse en la base del diseño del reactor compacto robusto asequible , con una capacidad de 270 megavatios. Se estima que ARC podrá producir la misma cantidad de energía que ITER, pero tendrá la mitad del tamaño.

Source: https://habr.com/ru/post/es398453/