Tres de los reactores experimentales de fusión nuclear más prometedores del planeta residen en Asia. El JT-60SA, en el que participa Europa, está alojado en Naka (Japón). No demasiado lejos de allí, en Hefei (China), está siendo construido el reactor CFETR (Chinese Fusion Engineering Testing Reactor), una denominación que podemos traducir como Reactor de Pruebas para Ingeniería de Fusión China. No obstante, el auténtico protagonista de este artículo es el reactor de fusión KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), una máquina alojada en Daejeon (Corea del Sur).
Este último ingenio está siendo operado por el KFE (Korea Institute of Fusion Energy o Instituto Coreano de Energía de Fusión) y persigue demostrar que la energía de fusión a escala comercial es viable. Ni más ni menos. Y va por buen camino. De hecho, acaba de firmar el hito más importante en el ámbito de la fusión nuclear en lo que llevamos de año: ha logrado sostener plasma estable a temperaturas de fusión durante 102 segundos. Es una auténtica hazaña si tenemos presente que estabilizar el plasma en estas condiciones no es nada fácil.
No obstante, merece la pena que revisemos con un poco más de detalle qué es lo que han logrado los investigadores que operan el reactor KSTAR. Lo que han conseguido es exactamente esto: han sostenido el plasma en modo de alta confinación (H-mode) durante 102 segundos mientras mantenían simultáneamente la temperatura del plasma a 100 millones de grados Celsius durante 48 segundos. Son unas cifras récord. Sea como sea, no solo es importante lo que han conseguido; también es crucial saber cómo lo han hecho.
Una pieza clave en energía de fusión
Sostener en el tiempo una temperatura del plasma de 100 millones de grados Celsius o más es esencial en fusión nuclear. Y lo es debido a que en estas condiciones los núcleos ionizados de deuterio y tritio adquieren la energía cinética necesaria para vencer su repulsión eléctrica natural y fusionarse. Sin embargo, lidiar con un plasma a una temperatura tan alta es muy complejo. En los reactores de confinamiento magnético, como KSTAR, un sofisticado sistema de imanes de alta potencia se responsabiliza de confinar este combustible ionizado a altísima temperatura.
El problema es que el plasma está sometido a unas turbulencias que se originan de forma natural y son especialmente intensas en la capa más externa de este gas. Entender cómo se comporta el plasma cuando se inician los procesos de fusión nuclear es esencial en el camino hacia una solución que nos permita controlarlo con precisión, y, por tanto, estabilizarlo.
El 'divertor' se encarga de purificar el plasma, permitiendo la extracción de las cenizas y las impurezas
Uno de los factores determinantes en el reciente éxito de KSTAR es el uso del nuevo divertor de tungsteno. Este componente está fabricado en acero inoxidable, aunque incorpora unos escudos de tungsteno que se responsabilizan de soportar el bombardeo de los neutrones de alta energía del plasma, transformando su energía cinética en calor. De liberar esta energía térmica y refrigerar el divertor se encarga el agua que circula por su interior.
Se ha elegido el tungsteno para poner a punto los escudos expuestos al plasma porque este es el metal que tiene el punto de fusión más alto: nada menos que 3.422 grados Celsius. Además, el divertor se encarga de purificar el plasma, permitiendo la extracción de las cenizas y las impurezas resultantes de la reacción de fusión nuclear y la interacción del plasma con la capa más expuesta del manto.
Según el Instituto Coreano de Energía de Fusión, el divertor de carbono instalado anteriormente había alcanzado su límite a medida que los experimentos se intensificaban y las temperaturas aumentaban. El siguiente paso que quiere dar es ambicioso: operar el reactor durante 300 segundos a temperaturas superiores a 100 millones de grados Celsius.
Este logro nos invita a ser optimistas, pero no debemos pasar por alto que mantener el plasma estable durante minutos, o, incluso, horas, y conseguir que el reactor genere más energía de la que consume es sin duda uno de los mayores retos de ingeniería a los que se enfrenta la ciencia.
Imagen | Michel Maccagnan
Más información | KFE | The Times of India
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La noticia
Fusión nuclear: el reactor surcoreano KSTAR ha reescrito los límites de lo posible
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Xataka
por
Laura López
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