La fusión nuclear comercial llegará cuando caigan sus grandes muros. JOREK está aquí para derribarlos

En Xataka hemos hablado en muchas ocasiones de los desafíos que deben superar las personas que investigan en el ámbito de la fusión nuclear para que los primeros reactores comerciales de energía de fusión lleguen a buen puerto. Hemos hablado de la necesidad de desarrollar nuevos tipos de acero capaces de activarse mínimamente ante el impacto de los neutrones de alta energía; acerca de lo importante que es estabilizar el plasma y controlar las turbulencias, etc.

Y, por supuesto, no hemos pasado por alto que en los reactores experimentales de fusión nuclear, como ITER, los científicos confinan los núcleos de deuterio y tritio cargados utilizando un campo magnético. Por muy potente que sea ese campo siempre tiene un límite de intensidad, y las partículas cuando se producen adquieren energías muy variadas. Algunas tienen mucha energía, y otras, sin embargo, adquieren poca energía. Los ingenieros de los reactores son capaces de contener la energía media, pero aquellas partículas que superan ese valor de energía tienen la capacidad de escaparse del campo magnético.

El problema es que si se escapan muchas partículas se pierde mucha energía y no se puede sostener la reacción de fusión a lo largo del tiempo. Afortunadamente este reto puede resolverse modulando los campos magnéticos y aumentando el tamaño del plasma. Esta es la razón por la que cada reactor experimental es más grande que el anterior. Los científicos creen que ITER tiene el tamaño apropiado debido a que cuantas más partículas hay alrededor de una que quiere escapar, más probable es que impacte con otra en su camino de huida y dé la vuelta, o entregue su energía.

JOREK tiene un superpoder: el de la predicción de la reacción de fusión

Los científicos que desarrollan su investigación en el ámbito de la fusión nuclear tienen a su disposición una herramienta muy potente que persigue ayudarlos a resolver los desafíos en los que acabamos de indagar. Y algunos otros adicionales. Se llama JOREK y es un programa informático diseñado para simular con muchísima precisión la compleja dinámica del plasma dentro de los reactores de fusión nuclear mediante confinamiento magnético. De hecho, resulta útil tanto al trabajar con reactores de tipo tokamak, como ITER, como con máquinas de tipo stellarator, como el Wendelstein 7-X alemán o el TJ-II español.

Este software está participando de forma activa en el diseño de ITER. Y lo está haciendo debido a que resulta muy valioso para predecir el comportamiento del plasma en una región especialmente problemática: los bordes. Este conocimiento resulta muy valioso para mejorar la estabilización del plasma a altísima temperatura (más de 150 millones de grados Celsius) que contiene los núcleos de deuterio y tritio.

No obstante, JOREK es capaz de llevar a cabo también otro tipo de predicciones que permiten a los ingenieros que trabajan con los reactores de fusión evitar las ráfagas dañinas de energía que pueden desencadenar los modos localizados en los bordes del plasma (se conocen como ELM por su denominación en inglés).

La capacidad predictiva de este software está resultando de gran ayuda no solo para predecir el comportamiento del plasma bajo diferentes condiciones, sino también para desarrollar estrategias que permiten a los ingenieros evitar la aparición de eventos que potencialmente tienen la capacidad de comprometer la estabilidad de la reacción de fusión. Los ingenieros que trabajan en el ámbito de la fusión nuclear han comprobado la precisión de las predicciones de JOREK de la manera más eficaz posible: comparándola con el resultado arrojado por experimentos reales.

Este software ha sido desarrollado por investigadores del Instituto Max Planck de Física del Plasma, en Alemania, aunque en su puesta a punto ha participado activamente EUROfusion, que es la institución europea que se responsabiliza de fomentar y respaldar la investigación científica necesaria para llevar a buen puerto el plan de fusión nuclear europeo.

Imagen | Sven Korving / JOREK Team

Más información | EUROfusion

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