Los reactores experimentales de fusión nuclear necesitan generar campos magnéticos de muchísima intensidad. Estos campos son necesarios para confinar en el interior de la cámara de vacío los núcleos de deuterio y tritio con carga eléctrica que intervienen en las reacciones de fusión. El problema es que el campo magnético por muy potente que sea tiene un límite, y las partículas que se producen en el interior del reactor adquieren energías muy variadas.
En la práctica el campo magnético es capaz de contener aquellas partículas que no superan un valor de energía medio. Las que adquieren una energía más alta que ese valor límite tienen la capacidad de escapar del campo magnético. Y si se escapan muchas partículas se pierde mucha energía y no se puede sostener la reacción de fusión nuclear a lo largo del tiempo. Este es el principal motivo por el que es importante desarrollar tecnologías capaces de generar campos magnéticos extraordinariamente intensos.
El experimento WHAM ha pulverizado los récords en campos magnéticos para energía de fusión
El equipo de físicos de la Universidad de Wisconsin-Madison liderado por el profesor Cary Forest acaba de alcanzar un hito crucial en el ámbito de la investigación en fusión nuclear. Y es que utilizando su experimento conocido como WHAM (Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror), que podemos traducir como "espejo asimétrico de alta temperatura de Wisconsin", ha logrado generar y sostener a lo largo del tiempo un campo magnético de 17 teslas empleando imanes superconductores de alta temperatura.
Para alcanzar este hito estos científicos han sacado del cajón una antigua idea que algunos investigadores daban por impracticable desde la década de los 80: el espejo magnético
Lo interesante es que este es el campo magnético más potente que se ha creado hasta ahora en el ámbito de la investigación en fusión nuclear. Y para alcanzar este hito estos científicos han sacado del cajón una antigua idea que algunos investigadores daban por impracticable desde la década de los 80: el espejo magnético. A grandes rasgos este experimento recurre a una cámara cilíndrica en cuyos extremos residen dos imanes de alta temperatura cuyo campo magnético es tan intenso que los iones de hidrógeno rebotan de un extremo al otro, lo que incrementa la posibilidad de que algunos de ellos colisionen y den lugar a reacciones de fusión.
En realidad el corazón de este experimento, como acabamos de ver, son sus imanes. Y de ellos hemos hablado en otros artículos debido a que son unos viejos conocidos. De hecho, son los imanes superconductores de alta temperatura diseñados por el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y fabricados en un material conocido como ReBCO. Este compuesto combina óxidos de bario, cobre y una tierra rara, que puede ser gadolinio, itrio o neodimio, entre otras opciones. Según el MIT sus imanes son capaces de generar un campo magnético de hasta 20 teslas, aunque, como hemos visto, en la práctica el experimento WHAM rozó los 17 teslas.
A lo largo de este artículo he mencionado en varias ocasiones los superconductores de alta temperatura, y tiene sentido debido a que el material ReBCO tiene la capacidad de comportarse como un superconductor a una temperatura relativamente alta si lo comparamos con otros superconductores. Eso sí, a pesar de todo tiene que ser refrigerado con nitrógeno líquido o helio. Sea como sea lo más importante es que el éxito del experimento WHAM tiene la capacidad de allanar el camino a la puesta a punto de reactores de energía de fusión más compactos y económicos.
Los ingenieros que lo han diseñado tienen otro desafío por delante: optimizar la estabilización y el confinamiento del plasma, así como incrementar la eficiencia del espejo magnético. Si lo consiguen esta tecnología podría consolidarse como una alternativa muy interesante a los reactores de fusión mediante confinamiento magnético convencionales. Les seguiremos la pista muy de cerca.
Imagen | Universidad de Wisconsin-Madison
Más información | Interesting Engineering
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