Estellarator gana enteros como diseño alternativo de reactor de fusión

Los estellarator confinan el gas caliente, cargado, conocido también como plasma, que alimenta las reacciones de fusión en campos magnéticos 3-D, en comparación con los campos simétricos o 2D que crean los tokamaks más ampliamente utilizados. Esta configuración permite a los estellarator controlar el plasma sin necesidad de la corriente que los tokamaks --el diseño imperante de reactor de fusión-- deben inducir en el gas para completar el campo magnético. Por lo tanto, los plasmas en este dispositivo tienen poco riesgo de alteración, como puede suceder en los tokamaks, haciendo que la corriente interna se detenga abruptamente y las reacciones de fusión se cierren.

El estellerator es uno de los primeros dispositivos de confinamiento magnético diseñados, fue inventado por Lyman Spitzer en 1950 y construido un año después en lo que más tarde sería el Laboratorio de Princeton de Física de Plasma. Su nombre hace referencia a las estrellas ("stella") y al uso del mismo principio físico que las sustenta para generar energía ("generator").

Los estellarator fueron el diseño dominante en los años 50 y 60, pero el hecho de que los tokamak --en forma de donut-- obtuvieran muchos mejores resultados hizo que perdieran relevancia. Más recientemente, en los años 90, los problemas asociados al concepto tokamak renovaron el interés por los estellarator, lo que hizo que se construyeran nuevos dispositivos

Ahora, el físico Sam Lazerson del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) se ha asociado con científicos alemanes para confirmar que el estellerator Wendelstein 7-X (W7-X), en Greifswald, Alemania, produce campos magnéticos de alta calidad que son consistentes con su diseño complejo.

Los hallazgos, publicados en Nature Communications, revelaron un campo de error -o desviación de la configuración diseñada- de menos de una parte en 100.000. Estos resultados podrían convertirse en un paso clave para verificar la viabilidad de los stellarators como modelos para futuros reactores de fusión.

W7-X, para el cual PPPL es el colaborador principal de los EEUU, es el estellarator más grande y más sofisticado del mundo. Construido por el Instituto Max Planck para la Física del Plasma en Greifswald, se completó en 2015 como la vanguardia de este dieño "Hemos confirmado que la jaula magnética que hemos construido funciona como está diseñada", dijo Lazerson, quien dirigió aproximadamente la mitad de los experimentos que validaron la configuración del campo.

Para medir el campo magnético, los científicos lanzaron un haz de electrones a lo largo de las líneas de campo. A continuación obtuvieron una sección transversal de toda la superficie magnética usando una varilla fluorescente para intersectarse y barrer a través de las líneas, induciendo así luz fluorescente en la forma de la superficie.

Los resultados mostraron una notable fidelidad al diseño del campo magnético altamente complejo. "A nuestro entender", escriben los autores de la discrepancia de menos de una parte en 100.000 ", esta es una precisión sin precedentes, tanto en términos de la ingeniería como de la construcción de un dispositivo de fusión, así como en la medición de la topología magnética.