Ver el interior de un reactor de fusión nuclear es, por razones obvias, complicado. Hablamos de temperaturas de millones de grados Celsius, más calientes que el núcleo del Sol. Sin embargo, la empresa británica Tokamak Energy acaba de regalarnos imágenes sin precedentes de lo que ocurre dentro de su reactor esférico ST40: un vídeo a todo color y a la increíble velocidad de 16.000 fotogramas por segundo.
Un ballet de colores inédito. Lo que estamos viendo en el vídeo es, en esencia, la coreografía de los elementos dentro del tokamak. El ST40, como la mayoría de estos reactores, utiliza isótopos de hidrógeno (deuterio en este caso) como combustible. Cuando este gas se convierte en plasma, emite una característica luz rosa, que es la que domina la escena. Pero lo interesante empieza cuando los investigadores introducen litio, que brilla en color rojo.
Y no, esto no es solo un espectáculo visual. Cada color, cada filamento brillante que vemos en estas imágenes, son una mina de oro de información que está ayudando a los científicos a resolver uno de los mayores desafíos en el largo camino hacia la energía de fusión comercial: cómo domar el plasma para que no degrade los materiales del reactor.
Qué estamos viendo exactamente. En las imágenes, vemos cómo se inyectan pequeños gránulos de litio en la cámara del reactor. Al entrar en las zonas exteriores y más frías del plasma, el litio neutro se excita y emite una intensa luz roja carmesí. A medida que penetran en las regiones más calientes y densas, los átomos de litio pierden un electrón, se ionizan (convirtiéndose en iones de litio) y empiezan a brillar en tonos verdosos.
Una vez ionizado, el litio ya no se mueve libremente. Se ve obligado a seguir las invisibles, pero potentísimas líneas del campo magnético que confinan el plasma. Esos filamentos verdes que vemos danzando en el vídeo son, literalmente, el litio dibujando la jaula magnética del reactor.
Para qué sirve todo esto. El litio actúa como escudo protector del reactor. Grabar lo que ocurre a color no es sencillo, pero ayuda a identificar si las impurezas que Totakak Energy está introduciendo en el reactor irradian en el lugar esperado. Y si los polvos de litio penetran hasta el núcleo del plasma.
Este experimento forma parte de una investigación sobre un modo de operación llamado «radiador de punto X» (XPR) que usa elementos como el litio para que el borde del plasma irradie y pierda una gran cantidad de calor antes de tocar las paredes del reactor. Es una «atmósfera» protectora que enfría el plasma justo en el último momento, reduciendo el desgaste de los componentes sin sacrificar el rendimiento del núcleo.
El avance de Tokamak Energy. Este enfoque es la pieza central del programa de actualización dell ST40, que ha recibido financiación de los departamentos de energía de Estados Unidos y Reino Unido. El objetivo es recubrir todos los componentes que miran al plasma con litio, una técnica que ya ha demostrado en otros laboratorios, como el de Princeton, para mejorar el rendimiento del plasma.
Este tipo de diagnósticos visuales complementan a los sistemas increíblemente complejos que se están instalando en reactores como el JT-60SA en Japón, el tokamak más avanzado del mundo actualmente, que utiliza láseres para medir la temperatura y densidad del plasma de forma indirecta.
Una carrera global. Mientras proyectos colosales e institucionales como el ITER marcan un camino a largo plazo, que prevé sus primeros experimentos de deuterio-tritio para 2039, empresas más ágiles como Tokamak Energy exploran diseños y tecnologías nuevas, como los tokamaks esféricos y los imanes superconductores de alta temperatura, para acelerar la llegada de la fusión comercial.
El cierre del histórico reactor JET en el Reino Unido, que se despidió batiendo un récord de energía, marcó el fin de una era, pero su legado es la base sobre la que se construyen todos estos nuevos avances. Esta nueva ventana al corazón del plasma no solo es visualmente impresionante. Es un pequeño paso que nos acerca un poco más a la meta de replicar la energía de las estrellas en la Tierra. La fusión nuclear acaba de volverse mucho más colorida, y eso son excelentes noticias.
Imagen | Tokamak Energy
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La noticia
Nunca antes habíamos visto un vídeo como este: el plasma en un reactor de fusión nuclear, a color y a 16.000 fps
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Matías S. Zavia
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