Científicos descubren acrónimo que ayuda a diseñar instalaciones de fusión retorcidas

Los científicos han encontrado un atajo matemático que podría ayudar a aprovechar la energía de fusión, una fuente potencial de electricidad limpia que podría mitigar inundaciones, olas de calor y otros efectos crecientes del cambio climático. Este método permite a los investigadores predecir más fácilmente qué tan bien el aparato estelar, un dispositivo peculiar diseñado para reproducir la energía de fusión que alimenta al sol y las estrellas, podrá retener el calor necesario para las reacciones de fusión.

Esta técnica mide qué tan bien el campo magnético de la estrella puede adherirse a los núcleos atómicos que se mueven más rápido en el plasma, lo que aumenta el calor general y ayuda a las reacciones de fusión. Pero, ¿cómo pueden los científicos encontrar una forma que contenga la mayor cantidad de calor posible?

Encuentra jaulas magnéticas que retengan el calor

dijo Alexandra Levines, estudiante graduada en física de plasma en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). «En cambio, tenemos que usar un acrónimo», dijo Levines, autor principal del artículo que informa sobre los hallazgos en la revista. Fusión nuclear.

«Esta investigación muestra que podemos encontrar la mejor forma del campo magnético para confinar el calor al calcular algo más fácil: qué tan rápido se alejan las partículas de las superficies curvas del campo magnético en el centro del plasma», dijo Levines. «Este comportamiento está descrito por un número conocido como gamma C, que detectamos como una constante consistente con el confinamiento del plasma».

De hecho, el acrónimo avanza en la investigación de estrellas futuras, dijo Levinis, «porque cuanto más rápido permanecen las partículas en el centro del plasma, más caliente es el combustible y más eficiente es el dispositivo estelar».

Historia y futuro de la fusión

La fusión libera cantidades masivas de energía al combinar los elementos de la luz en forma de plasma, el estado cargado y caliente de la materia formado por electrones libres y núcleos atómicos que constituyen el 99% del universo visible. Científicos de todo el mundo buscan aprovechar las reacciones de fusión para crear un suministro casi inagotable de energía limpia y segura para generar electricidad.

PPPL tiene más de medio siglo de experiencia en el desarrollo de conocimiento científico teórico e ingeniería avanzada para permitir la integración para apoyar a los Estados Unidos y el mundo. Al mismo tiempo, el laboratorio ha avanzado durante mucho tiempo en la comprensión científica básica del universo de plasma desde el laboratorio hasta las escalas astrofísicas.

Los Stellarators, desarrollados por el fundador de PPPL, Lyman Spitzer, en la década de 1950, funcionan sin el riesgo de perturbaciones causadas por dispositivos de fusión en forma de rosquilla llamados tokamaks face. Pero los ásteres no han podido retener el calor por mucho tiempo tan bien como los tokamak, que tienen campos magnéticos similares.

«Pero utilizando técnicas como la que estudió LeViness, hemos podido encontrar configuraciones magnéticas de estrellas que contienen calor, así como el recipiente tokamak», dijo Elizabeth Ball, profesora asistente de física aplicada en la Universidad de Columbia. «Es más difícil para las estrellas, pero LeViness ayudó a demostrar que es posible», dijo Paul, ex becario presidencial de la Universidad de Princeton.