Avance científico estadounidense para prevenir daños causados por electrones fugitivos en los reactores de fusión.
Científicos de Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) han logrado un gran avance utilizando la supercomputadora Summit del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) para simular una posible solución al problema de los electrones fugitivos en los reactores de fusión. Esta investigación podría impactar significativamente al ITERel mayor reactor de fusión nuclear en construcción en Francia, evitando daños que podrían comprometer su funcionamiento.
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La fusión plantea dos grandes problemas logísticos a largo plazo que los científicos están intentando resolver
Si consideramos que algún día se solucionarán los problemas técnicos de orden operativo “puro”, como el confinamiento del plasma, a altísima temperatura, durante un tiempo suficiente para amortizar el coste de la fusión; Posteriormente habrá que resolver dos problemas logísticos a largo plazo:
- Encontrar un suministro sostenible de tritio, un elemento raro y radiactivo necesario como combustible (actualmente sólo hay 25 kg utilizables en todo el mundo)
- Queda por desarrollar materiales capaces de soportar intensos flujos de neutrones y temperaturas extremas durante largos períodos.
Es este último punto el que el estudio PPPL intenta resolver.
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Ondas de Alfvén: una posible solución
Los electrones fugitivos son partículas cargadas negativamente que pueden formarse durante reacciones de fusión, acelerándose a altas energías y causando daños importantes a las paredes del reactor. Las simulaciones demostraron que las ondas de Alfvén, fluctuaciones ondulatorias en el campo magnético del plasma, pueden dispersar estos electrones e impedir la formación de un haz destructivo.
Impacto potencial en el ITER
La capacidad de las ondas de Alfvén para dispersar electrones reduce su energía y previene daños, proporcionando una sorprendente analogía con la retirada preventiva de nieve de las laderas para evitar avalanchas. Este descubrimiento podría allanar el camino para nuevos métodos para controlar los electrones fugitivos en los reactores de fusión y asegurar el funcionamiento del ITER.
El poder de la supercomputadora Summit
Las simulaciones se realizaron en Summit, una de las supercomputadoras más rápidas del mundo, capaz de realizar más de 200 mil billones de cálculos por segundo. Estas simulaciones habrían tardado 30 veces más en una máquina estándar basada en CPU, lo que destaca la importancia de esta tecnología avanzada en el modelado de los complejos desafíos de la fusión nuclear.
Próximos pasos y futuro prometedor
Los investigadores planean incorporar otros escenarios potenciales al modelo y trabajar para optimizar el código de Frontier, el sucesor de Summit. Con la potencia y la gran capacidad de memoria de Frontier, será posible incluir más partículas y sus interacciones para simular el proceso de forma aún más realista.
Simulaciones cruciales para el futuro de la energía nuclear
Los resultados de estas simulaciones, alineados con los de experimentos similares en la Instalación Nacional de Fusión del DOE, son cruciales para superar los desafíos de la fusión nuclear. El equipo de Liu espera que su trabajo ayude a allanar el camino hacia un futuro prometedor para la energía nuclear limpia, al tiempo que reconoce que muchos otros desafíos (como las lamentablemente insuficientes reservas mundiales de tritio, como se describe brillantemente en el vídeo a continuación) aún deben resolverse para realizar plenamente la fusión nuclear.
Este artículo explora un avance significativo realizado por científicos estadounidenses en la prevención del daño causado por electrones fugitivos en los reactores de fusión, mediante el uso de ondas de Alfvén y el poder de la supercomputadora Summit. Esta investigación desempeña un papel crucial en la viabilidad futura del ITER y podría transformar potencialmente el panorama de la energía nuclear limpia.
Fuente: https://www.ornl.gov/news/reining-runaway-electrons-summit-study-could-help-solve-fusion-dilemma
