La Universidad de Sevilla está liderando un proyecto apasionante. Os hablamos de él por primera vez en febrero de 2023, por lo que es un buen momento para tomarle el pulso y comprobar cómo va diecinueve meses después. El plan SMART Tokamak persigue poner a punto un reactor experimental de fusión nuclear de tipo tokamak extraordinariamente compacto. De hecho, el acrónimo SMART procede de la denominación en inglés 'SMall Aspect Ratio Tokamak'.
Construir un reactor de energía de fusión compacto no es nada fácil. De hecho, ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el reactor experimental de fusión que un consorcio internacional liderado por Europa está construyendo en la localidad francesa de Cadarache, es gigantesco por varios buenos motivos. El más relevante es que una cámara de vacío de gran tamaño a la par que unos campos magnéticos de gran intensidad permiten estabilizar con más eficacia el plasma. Y la otra ventaja es que este diseño minimiza la pérdida de energía.
El reactor de fusión experimental SMART en el que están trabajando los ingenieros de la Universidad de Sevilla no tiene a su favor el titánico tamaño que tendrá ITER, pero esto no significa que no vaya a llegar a buen puerto. De hecho, su estrategia es radicalmente diferente a la de ITER y su diseño es sorprendentemente innovador. En cualquier caso, el desarrollo de SMART se está llevando a cabo dentro de la iniciativa internacional Fusion2Grid, por lo que los investigadores hispalenses no están solos en esta aventura. Trabajan codo con codo con los científicos del Laboratorio de Física del Plasma de la Universidad de Princeton (EEUU).
El corazón del reactor SMART es la triangularidad negativa
En la fotografía de portada de este artículo podemos ver lo compacto que es SMART. Según sus diseñadores la cámara de vacío en la que se producirá la fusión de los núcleos de deuterio y tritio, los dos isótopos del hidrógeno involucrados en la reacción de fusión, no necesita ser más grande debido a que tiene a su favor la triangularidad negativa. A grandes rasgos la triangularidad identifica cuál es la geometría del plasma dentro del tokamak al ser confinado en el interior del campo magnético.
La triangularidad negativa de SMART provoca que la sección transversal del plasma se comprima hacia el centro
Al adoptar la triangularidad positiva, que es la habitual en los reactores experimentales de fusión de tipo tokamak, la parte más ancha de la sección triangular del plasma queda fuera del centro de la cámara de vacío. Esta geometría se conoce muy bien, y funciona, aunque no es la óptima para controlar las turbulencias del plasma. Por el contrario, la triangularidad negativa de SMART provoca que la sección transversal del plasma se comprima hacia el centro, por lo que la parte más ancha queda orientada hacia el interior de la cámara de vacío.
La triangularidad negativa tiene dos grandes ventajas. Por un lado resulta muy eficaz a la hora de controlar las inestabilidades del plasma. Y, además, contribuye a distribuir el calor en la base del reactor de una manera más homogénea. Su mayor problema es que esta tecnología es aún joven y requiere mucha más investigación. Eso sí, los investigadores de la Universidad de Sevilla cuentan con el respaldo de los físicos del Laboratorio de Física del Plasma de la Universidad de Princeton para desarrollar sistemas de diagnóstico de vanguardia diseñados para monitorizar el comportamiento del plasma a medida que vayan avanzando los experimentos.
Esta tecnología no solo evaluará la estabilidad del plasma; también identificará la presencia de impurezas y optimizará la eficiencia de las reacciones de fusión. Todo está en marcha, y, objetivamente, el proyecto SMART pinta bien. Al menos sobre el papel. La inversión inicial en él ha sido de algo más de cinco millones de euros, pero a lo largo de sus 10 años de desarrollo estimados presumiblemente necesitará una inversión total de unos 500 millones de euros.
Imagen | Universidad de Sevilla | Universidad de Princeton
Más información | Interesting Engineering
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