El enorme reactor nuclear Wendelstein 7-X alemán acaba de batir un nuevo récord de plasma

Una de las instalaciones más importantes de fusión nuclear, el estellarator Wendelstein 7-X (W7-X), acaba de batir un nuevo récord, demostrando a la vez que estamos más cerca de la fabulosa meta de llegar a la energía nuclear como fuente ilimitada de energía limpia. Los detalles de este logro fueron publicados en Nature.

El Wendelstein 7-X (W7-X) es un estellarator, un reactor experimental de fusión nuclear por confinamiento magnético que se plantea como una alternativa a los modelos Tokamak. Este nuevo diseño de estellarator se ha construido en Greifswald, Alemania por el Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) (Instituto Max Planck para la Física de Plasma) y ha sido finalizado en octubre de 2015, siendo su propósito principal evaluar los principales componentes de un futuro reactor de fusión nuclear del tipo estellarator.

Los experimentos en el estellarator, que no sonotra cosa que un dispositivo que usa imanes para confinar nubes de plasma (gas cargado y caliente), sugieren que su diseño podría ser la forma definitiva de generar más energía que ninguna otra máquina de su tipo. El W7-X apareció por primera vez en el 2015 demostrando que, por un décimo de segundo, podría mantener en su lugar un ciclo de iones de helio calentados a un millón de grados.

^{Wendelstein 7-X obtuvo el récord de producto de fusión. Este producto de la temperatura iónica, la densidad del plasma y el tiempo de confinamiento de la energía especifica qué tan cerca está uno de los valores del reactor necesarios para encender un plasma. 
IPP}
 

Esto podría no sonar a mucho si hablamos de producir energía. Sin embargo, esta máquina no estaba diseñada para operar como central eléctrica. Es una suerte de banco de pruebas para hallar formas de aprovechar todo lo que podamos de la tecnología de la fusión nuclear.  Y lo hace bien.

En las últimas pruebas, con 18 veces más energía alimentando el W7-X que en tests anteriores, los iones de helio saltando a través del plasma alcanzaron el pico de 40 millones de grados Kelvin, 4 veces más caliente que un récord anterior.

Mientras la mayoría de nosotros conocemos un tipo de energía nuclear (el deterioro de grandes átomos para generar electricidad), la energía de fusión es liberada cuando los átomos están unidos. Al no producir tanta radiación como la colisión de átomos, es la fuente de energía más prometedora en el futuro. De hecho, aparte de los paneles irradiados que cubren el interior del reactor, la fusión es tan limpia como la producción de energía. Teóricamente, el combustible de fusión sería una fuente ilimitada.

^{Interiores del Wendelstein 7-X}
IPP

Alemania tendría la máquina ideal para la fusión nuclear

Pero para que exista la fusión de los átomos, necesitan un empujón bastante potente. Hablamos de 100 millones de grados, lo que solo se puede hacer con un tipo de máquina y al momento existen dos de esas; una de ellas es el W7-X alemán.

Equipos semejantes como el Alcator C-Mod del MIT usan campos electromagnéticos generados por el plasma resultante para ayudar a mantener las roscas de partículas cargadas en línea. Esto, a su vez, mantiene las partículas firmes, generando gran cantidad de energía cuando el combustible es inyectado, aunque sufre de inestabilidades que hacen la producción de poder sea un proceso demasiado corto.

^{Esquema del sistema de la bobina (azul) y plasma (amarillo). Una línea de campo magnético se resalta en verde en la superficie amarilla del plasma.}

Estellarators, otra historia

Por otro lado, estellarators como el W7-X se basan en bancos de bobinas magnéticas para contener el plasma, ofreciendo más control, lo que a su vez significa que el anillo caliente de helio puede seguir girando durante períodos más largos.

No alcanzan del todo con el tokamak en términos de producción, pero por la última hazaña récord parece que la máquina de 15 metros de ancho del W 7-X nos está mostrando que hay una forma de cerrar esa brecha.

Asimismo, recientes rondas de experimentos también han dado como resultado un salto cualitativo en el tiempo de contención, desde un máximo de 6 segundos de generación de plasma hasta alrededor de 25 segundos. Aun no está en la escala de horas, pero nuevamente es un salto hacia adelante.

Las mejoras se deben en parte a la adición de un nuevo tipo de revestimiendo interior mostrado en la imagen, lo que mantiene el flujo del plasma reubicando partículas “perdidas” que afectan el flujo del plasma.

Se espera, en un nuevo nivel de operaciones, enfocarse en cambios al revestimiendo con el fin de empujar al plasma a densidades y temperaturas mucho más altas.

Pese a todos estos logros, aun no podemos dar una fecha en que la fusión será una realidad. Hay aun muchos cabos por ser atados para producir más fusión de la actual. Pero también está el problema  del combustible. El helio en el reactor es producto de átomos de hidrógeno fusionándose juntos. Pero no es cualquier hidrógeno, sino el tritio, que no es abundante y necesita ser producido en un reactor. Sabemos que el sueño aun es lejano, pero con cada paso dado, al menos tenemos razones para sentirnos optimistas.

Daniel Meza
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma. 

Sobre N+1: Es la primera revista online de divulgación científica y tecnológica que permite la reproducción total o parcial de sus contenidos por medios de comunicación, bloggers e influencers, realizando la mención del texto y el enlace a la web: “Esta noticia ha sido publicada originalmente en la revista N+1, ciencia que suma: www.nmas1.org”.​​​​​​