Un sistema de freno para electrones nos acerca más a la energía de fusión

 

Pese a que las cámaras del reactor de fusión británico JET están hechos de metal sólido, pueden derretirse si son impactados por haces de electrones runaway.

Eurofusion

La energía de fusión tiene potencial para brindarnos energía limpia y libre de emisiones de dióxido de carbono. Imitar la energía solar, sin embargo, es un proceso muy complejo de realizar. Dos jóvenes físicos del plasma de la Universidad Tecnológica Chalmers desarrollaron un modelo tecnológico que llevaría a mejores métodos de desacelerar un tipo de electrones (runaway electrons) que podrían destruir un futuro reactor sin previo aviso. La investigación fue publicada en Physical Review Letters.

Fusionar átomos podría tomar cerca de 150 millones de grados Celsius de temperatura. Esto, sin contar que los electrones runaway (electrones en aceleración de caída libre) causan estragos en los reactores de fusión actualmente en desarrollo. En los reactores de Tokamak (Princeton, EEUU), campos magnéticos eléctricos indeseados podrían comprometer el proceso en su totalidad. Los electrones con energía extremadamente alta podrían repentinamente acelerar a velocidades vertiginosas que, a su vez, podrían destruir las paredes del reactor.

Cómo desacelerar electrones

Son estos electrones que los doctorandos Linnea Hesslow y Ola Embréus consiguieron identificar y desacelerar. Junto a su asesor, Tünde Fülöp, del Departamento de Física de la citada universidad, lo lograron inyectando los llamados iones pesados de neón o argón en forma de gas.

Al colisionar los electrones con los núcleos de tales iones, hallaron resistencia y perdieron velocidad. Las muchas colisiones hicieron la velocidad controlable y permitieron que la fusión continúe. Usando descripciones matemáticas y simulaciones de plasma, es posible predecir la energía de los electrones, y cómo esta cambia bajo ciertas condiciones.

Los científicos indicaron que este hallazgo coloca a la humanidad más cerca de reactores de fusión funcionales. Ante tan pocas opciones para resolver las necesidades energéticas del mundo, la energía nuclear es una gran alternativa, incluso ahora que se sabe que puede funcionar solo con agua de mar ordinaria.

El trabajo, esperan los autores, tendrá un gran impacto en todo el mundo y en los avances hacia este tipo de energía limpia e ilimitada.

Meta: cultivar estrellas en la tierra

Pese a los esfuerzos y avances hechos en el campo de la energía de fusión en los últimos 50 años, aún no existen plantas de energía de fusión activas. Hoy, los ojos están en la colaboración internacional relacionadas al reactor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), al sur de Francia.

Expertos en el tema saben hacer realidad esta visión es una empresa colosal: la palabra compleja le queda chica. Para Hesslow, “viajar a Marte es más fácil que alcanzar la fusión; hasta se puede decir que estamos tratando de cultivar estrellas en la Tierra…lo que podría tomar tiempo”. Por ello, esperan que la investigación reciba el financiamiento necesario para resolver los problemas energéticos a tiempo.

La fusión nuclear ocurre cuando los núcleos atómicos ligeros se combinan usando alta presión y temperaturas muy altas (150 millones de grados Celsius). Esta energía es creada de la misma forma que en el sol. La energía de fusión es mucho más efectiva y segura que la energía nuclear, basada en la división (fisión) de átomos pesados. Si algo va mal en un reactor de fusión, este simplemente se detiene y enfría. No hay riesgo de afectar a los alrededores, como lo haría un accidente nuclear.

 

 

Daniel Meza
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