Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton del Departamento de Energía de EE. UU. han creado un plan utilizando litio líquido para controlar el calor extremo que podría golpear el sistema de escape dentro de los reactores de fusión tokamak.
Un tokamak es un dispositivo de confinamiento que utiliza un potente campo magnético para confinar el plasma en forma de toro y cuyo trabajo es producir poder de fusión termonuclear controlado .
El problema surge porque se espera que la energía almacenada en el núcleo del plasma que alimentará los futuros tokamaks sea 1,02 veces mayor que en las instalaciones utilizadas hoy en día
La fusión, por otro lado, es la reacción nuclear que ocurre cuando los átomos chocan y se fusionan, liberando grandes cantidades de energía. Este proceso es lo que alimenta al Sol.
En un artículo publicado en el Journal of Fusion Energy, los científicos de PPPL explican que el flujo de calor dentro de un tokamak podría dañar seriamente las paredes del desviador en el corazón del sistema de escape del dispositivo y cerrar las reacciones de fusión en las instalaciones en forma de rosquilla.
Según el equipo dirigido por el físico Masayuki Ono, el problema surge porque se espera que la energía almacenada en el núcleo del plasma que alimentará los futuros tokamaks sea 1,000 veces mayor que en las instalaciones utilizadas en la actualidad. Por lo tanto, si solo el 1% de la energía almacenada saliera del núcleo de un futuro reactor y llegara al desviador, el daño podría ser extenso.
Ono dijo que tal evento podría ser causado por brotes como los modos localizados en el borde (ELM), en los que intensos estallidos de calor pueden golpear las paredes que miran hacia el plasma de un tokamak.
Por lo tanto, el remedio que él y su colega Roger Raman proponen requiere la inyección de gránulos de litio en el desviador en el corazón de la región de escape, donde el litio se licuaría e irradiaría fuertemente. La radiación dispersaría gran parte del calor extremo que escapa del núcleo del plasma y minimizaría la cantidad que golpea la pared del desviador.
“La idea es inyectar impurezas ligeras como litio, boro o berilio en la región del desviador para irradiar gran parte de la energía”, dijo Ono en un comunicado de prensa.
“El truco será entrar lo suficientemente rápido para proteger el desviador con muy poca radiación que afecte el núcleo de plasma. No desea inyectar demasiado material de impurezas, solo lo suficiente para hacer el trabajo.”
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Los autores proponen sustituir las pistolas de gas que se utilizan actualmente para inyectar litio en los tokamaks por un inyector de partículas electromagnéticas. Este dispositivo respondería rápidamente a cualquier alerta y realizaría el proceso de inyección evitando la carga de gas innecesaria que suele inyectarse con el método actual en la cámara de vacío que alberga el plasma central.
Raman dijo que las advertencias de un flujo de calor extremo podrían provenir de los repentinos destellos de luz que las ráfagas de calor crearían en el borde del plasma. Tales ráfagas podrían llegar al desviador en aproximadamente 02 milisegundos. El inyector de partículas electromagnéticas dispararía rápidamente un proyectil de alta velocidad en la región del desviador para irradiar lejos del flujo de calor que arremete.
Si esta prueba tiene éxito, la aplicación podría probarse en futuros tokamaks como ITER, el tokamak internacional que se está desarrollando en Francia.
