El reactor experimental de fusión nuclear de China, a menudo llamado el “sol artificial”, ha logrado un hito clave al sostener plasma de alta densidad más allá de los límites operativos previamente establecidos. Este avance acerca a la humanidad al objetivo largamente buscado de una energía limpia y casi ilimitada, aunque aún faltan décadas para las aplicaciones prácticas.
El desafío de la fusión
La fusión nuclear, el proceso que alimenta el sol, promete energía abundante sin los desechos radiactivos asociados con la fisión nuclear o las emisiones de gases de efecto invernadero de los combustibles fósiles. Sin embargo, replicar este proceso en la Tierra es increíblemente difícil. Un obstáculo importante es mantener el plasma estable : materia sobrecalentada donde los átomos se fusionan. El plasma tiende a volverse inestable a altas densidades, deteniendo la reacción. Esta inestabilidad se rige por lo que los científicos llaman el Límite de Greenwald.
Cómo China rompió el límite
El reactor Experimental Superconductor Superconductor Tokamak (EAST) en China ha superado este límite controlando cuidadosamente la interacción del plasma con las paredes del reactor. Los investigadores ajustaron la presión inicial del gas combustible y la frecuencia del calentamiento por microondas para mantener el plasma estable en densidades entre 1,3 y 1,65 veces superiores al límite de Greenwald. Esto les permitió alcanzar un estado previamente teorizado llamado “régimen libre de densidad”, donde la estabilidad se mantiene incluso cuando la densidad aumenta.
“Los hallazgos sugieren una vía práctica y escalable para ampliar los límites de densidad en tokamaks y dispositivos de fusión de plasma de combustión de próxima generación”. – Ping Zhu, coautor principal
Esta no es la primera vez que se traspasa el límite de Greenwald. La instalación DIII-D del Departamento de Energía de Estados Unidos y los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison también han logrado avances similares. Sin embargo, el éxito de EAST marca la primera vez que el plasma se mantiene en el régimen libre de densidad, lo que confirma una teoría llamada autoorganización de la pared del plasma (PWSO). PWSO sugiere que una interacción equilibrada entre el plasma y las paredes del reactor puede estabilizar incluso el plasma extremadamente denso.
Por qué esto es importante
La investigación sobre fusión es un proceso lento e incremental. Si bien todavía faltan décadas para que se produzca energía de fusión práctica, superar el límite de Greenwald es un paso adelante fundamental. El aumento de la densidad permite colisiones atómicas más frecuentes, lo que reduce la energía necesaria para iniciar una reacción autosostenida.
China y Estados Unidos están colaborando en el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER) en Francia, el tokamak más grande del mundo, que se espera que comience a producir reacciones de fusión a gran escala para 2039. Los avances en instalaciones como EAST informarán directamente el desarrollo de futuros reactores, ampliando los límites de lo que es posible en energía de fusión.
A pesar de los avances, la fusión sigue siendo una ciencia experimental. Si bien el potencial es enorme, no resolverá la actual crisis climática. Sin embargo, podría proporcionar una fuente de energía sostenible para las generaciones venideras.
