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El caos controlado puede ser la clave para una energía limpia ilimitada

El caos controlado puede ser la clave para una energía limpia ilimitada

reactores de fusión nuclear Finalmente, el poder del sol se puede aprovechar para generar cantidades masivas de energia limpia. Pero por ahora, son vulnerables a la inestabilidad que podría destruir futuras máquinas.

En este momento nuevo estudio Publicado en la revista mensajes de revisión físicaAhora, los científicos han encontrado una forma posible de evitar estas inestabilidades devastadoras: cocinar un pequeño lote a propósito.

Aquí está el fondo – fusión nuclearEs la misma reacción que ocurre en los núcleos de las estrellas, combinando núcleos atómicos para formar núcleos más pesados. Cualquier masa que no se convierte en nuevos átomos se convierte en energía, liberando una extraordinaria cantidad de luz y calor.

Los científicos han buscado durante mucho tiempo producir fusión nuclear en reactores en la Tierra porque genera mucha más energía que la combustión. Combustibles fósiles Hacer. Por ejemplo, una cantidad de átomos de hidrógeno del tamaño de una piña proporciona una cantidad de energía equivalente a 10.000 toneladas de carbón.

Tokamak podría ayudar a los científicos a crear energía de fusión limpia.Jean-Marie Hussat/Jama-Ravo/Getty Images

La mayoría de los reactores de fusión experimentales utilizan un diseño de torta redonda rusa llamado tokamak. Estos diseños utilizan fuertes campos magnéticos para confinar una nube de plasma, o gas ionizado, a temperaturas extremadamente altas, lo suficientemente altas como para que los átomos se fusionen.

Pero todos los plasmas confinados magnéticamente desarrollan naturalmente inestabilidad, o regiones donde las pequeñas perturbaciones en el plasma crecen rápidamente.

Las inestabilidades que surgen en el borde del anillo de plasma tokamak se denominan “modos de borde locales” (ELM), algo similar a erupciones solares en la superficie del sol. Cada uno puede expulsar hasta 20% de la energía almacenada en el reactorprobablemente cause daños catastróficos a las paredes del tokamak.

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Investigaciones anteriores sugirieron una posible solución: deformar ligeramente el anillo de plasma con imanes para que tenga una forma parecida a un triángulo redondeado.

Este paso puede expandir el interior más estable de la rosquilla y hacer que el plasma en general sea más estable, dice. Jorge Harrierel autor principal del estudio y físico de plasma de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria.

Estudios previos también encontraron que alimentar el anillo con gas proporciona una mayor densidad y presión en el borde del plasma. Esto activa muchos ELMS pequeños en lugar de grandes y destructivos.

Pero los científicos pensaron que tal escenario solo era posible en tokamaks relativamente pequeños, y no en los grandes actualmente en desarrollo para buscar la fuerza de fusión.

Este nuevo estudio sugiere que un obstáculo para la fusión nuclear en realidad podría ayudarla a tener éxito.Mark Garlick/Biblioteca de imágenes científicas/Biblioteca de imágenes científicas/Getty Images

qué hay de nuevo – Este nuevo trabajo le da la vuelta a esa teoría. A través de una serie de experimentos y simulaciones, los investigadores sugieren que la creación de una pequeña inestabilidad puede evitar perturbaciones mayores en los reactores de fusión.

Si bien los investigadores han manipulado previamente pequeñas inestabilidades en el laboratorio, anteriormente no se consideraban una herramienta para los reactores de fusión, dice. Saskia Mordecun físico de plasma del College of William and Mary que no participó en la nueva investigación.

Pero un estudio reciente analiza esa posibilidad.

Puedes comparar un tokamak con una olla de agua hirviendo y una tapa bien ajustada en la parte superior, dice Harrier. Así como la tapa de un recipiente vibra con la presión del edificio, grandes ELM golpean el tokamak a medida que aumenta la presión.

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Pero los científicos pueden proporcionar alivio de la presión, al igual que se puede inclinar la tapa de la olla para dejar salir el vapor: si el tokamak se expone a muchos pequeños estallidos de presión, puede sufrir menos daño.

Esta estrategia genera varios miles de pequeñas inestabilidades por segundo. Todavía no está claro si estos pequeños estallidos ayudan a proteger el tokamak, pero “tenemos buenas razones para creer que son menos dañinos”, dice Harrier.

Tales erupciones propagan el calor sobre un área mucho más grande y durante un período de tiempo más largo, lo que con suerte protegerá el interior del tokamak de un derretimiento significativo. Además, este enfoque no debería cambiar drásticamente reactor de fusión Eficiencia, añade.

Esta nueva estrategia se probará en el ring europeo común en Inglaterra.Leon Neal/Getty Images Noticias/Getty Images

Por qué eso importa – Esta tecnología se puede aplicar en reactores como el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER).ITER) cuyo objetivo es establecer la primera planta de fusión nuclear del mundo.

ITER se encuentra actualmente en construcción en el sur de Francia. Cuando se enciende, puede producir 10 veces la energía que le ponen los científicos.

Que sigue – La investigación futura probará esta estrategia en el tokamak operativo más grande del mundo, el Anillo Común Europeo (Chorro) en Inglaterra, según Harir. JET actualmente está realizando experimentos que podrían ayudar a allanar el camino para el Reactor Experimental Termonuclear Internacional.

“Es un desafío predecir cómo se comportará el reactor de fusión en este punto”, dice Mordijk. “Se sabe que la región que estudian los autores es un desafío por múltiples razones, y esta es la región que será la más variable en un reactor de fusión”.

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En conjunto, este nuevo trabajo es “solo una pequeña pieza del rompecabezas en un problema muy complejo”, advierte Harrier. “A partir de ahora, la gente no debería esperar obtener Electricidad de un reactor de fusión antes de la década de 1950″.

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