Físicos europeos acaban de descubrir una forma de obtener más energía de los reactores de fusión de la que se creía posible. El trabajo, publicado en Physical Review Letters, afirma que podría superarse el límite al que se habían adherido los reactores existentes.
La fusión nuclear es el proceso por el cual dos átomos se unen, produciendo un elemento más pesado a partir de dos más livianos. Cuando esto sucede, se libera energía. Esta reacción nuclear ocurre todo el tiempo dentro del Sol, donde los átomos de hidrógeno se combinan bajo un intenso calor y presión para formar átomos de helio.
La idea de la energía de fusión nuclear aquí en la Tierra es esencialmente recrear dicho proceso. Luego, el calor emitido por la reacción se usaría para convertir el agua en vapor y así alimentar un generador de turbina.
Los tokamaks
Recrear la fusión ha sido uno de los mayores desafíos de la ciencia moderna, pero es sumamente importante ya que promete un futuro de energía limpia y fácilmente sostenible. Cada cierto tiempo, los científicos logran pequeños avances con sus estudios, aunque todavía no se ha probado que un reactor sea viable para generar electricidad.
A la vanguardia de la investigación en fusión están los reactores llamados tokamaks. Estas máquinas calientan el gas de hidrógeno a temperaturas extremadamente altas para crear un plasma de hidrógeno, en el que puede ocurrir la fusión.
El propósito de los tokamaks es mantener este plasma fluyendo en un círculo para que la reacción de fusión pueda continuar. También es necesario controlar cuidadosamente otras dos cosas: la temperatura y la densidad del combustible.
Sobrepasando el límite de Greenwald
Ahora, científicos del École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) han encontrado una manera de aumentar significativamente los límites de esta densidad de combustible de hidrógeno. Sobrepasar el límite de Greenwald, lograría que los reactores produzcan aún más energía.
«Desde los primeros días de la fusión, sabíamos que si intentábamos aumentar la densidad del combustible, en algún momento se produciría lo que llamamos una ‘interrupción’”, dijo Paolo Ricci, profesor del Swiss Plasma Center. “… básicamente, se pierde por completo el confinamiento [del plasma], y el plasma va a donde sea», continuó.
Un equipo de la EPFL decidió revisar este límite utilizando supercomputadoras para modelar el plasma de fusión. Descubrieron que cuanto más combustible se añadía, más frío se volvía el plasma. De esa forma, el flujo se interrumpía más fácilmente.
Los investigadores realizaron una nueva ecuación para un nuevo límite de combustible dentro de un tokamak más alto que antes. Dentro del tokamak ITER de Europa, el límite puede casi duplicarse. El paso adelante significa que será posible agregar más densidad de combustible sin limitar la producción. «Y esas son muy buenas noticias», señaló Ricci.
Este paso es una buena noticia. La fusión genera muchos menos desechos radiactivos que la fisión, y el hidrógeno rico en neutrones que utiliza como combustible es relativamente fácil de obtener. Si logramos domar la fuerza de las estrellas, podríamos tener energía limpia y abundante.