La instalación de fusión JET establece un nuevo récord mundial de energía
febrero 10, 2022Siguiendo el ejemplo del sol, las plantas de energía de fusión tienen como objetivo fusionar los isótopos de hidrógeno deuterio y tritio y liberar grandes cantidades de energía en el proceso. La única planta en el mundo actualmente capaz de operar con dicho combustible es el proyecto conjunto europeo JET, el Joint European Torus en Culham, cerca de Oxford, Reino Unido. Sin embargo, los últimos experimentos con el combustible para futuras plantas de energía de fusión se realizaron allí en 1997. Debido a que el tritio es una materia prima muy rara que también presenta desafíos de manejo especiales, los equipos de investigación generalmente usan hidrógeno o deuterio para experimentos con plasma. En futuras centrales eléctricas, se formará tritio a partir de litio durante la producción de energía.
Experimentos con mezclas de deuterio-tritio en preparación para ITER
«Podemos explorar muy bien la física en los plasmas de fusión trabajando con hidrógeno o deuterio, por lo que este es el estándar en todo el mundo», explica la Dra. Athina Kappatou del IPP, quien junto con sus colegas del IPP, el Dr. Philip Schneider y el Dr. Jörg Hobirk, dirigieron partes significativas de los experimentos colaborativos europeos en JET». Sin embargo, para la transición al experimento de fusión internacional a gran escala ITER, es importante que nos preparemos para las condiciones que prevalecen allí». ITER se encuentra actualmente en construcción en Cadarache, en el sur de Francia, y se espera que sea capaz de liberar diez veces más energía que la que se alimenta al plasma en términos de energía de calentamiento, utilizando combustible de deuterio-tritio.
Para acercar lo más posible el experimento JET a las futuras condiciones del ITER, el anterior revestimiento de carbono del recipiente de plasma se sustituyó por una mezcla de berilio y tungsteno, como también está previsto para el ITER, entre 2009 y 2011. El tungsteno metálico es más resistente que el carbono, que, además, almacena demasiado hidrógeno. Sin embargo, la pared ahora metálica impone nuevas exigencias a la calidad del control de plasma. Los experimentos actuales demuestran los éxitos de los investigadores: a temperaturas diez veces más altas que las del centro del sol, se han alcanzado niveles récord de energía de fusión generada.
Récord mundial en condiciones similares a ITER
Antes del cambio del material de la pared, JET había establecido el récord mundial de energía en 1997 con un plasma que producía 22 megajulios de energía. Este récord se mantuvo hasta ahora. “En los últimos experimentos, queríamos demostrar que podíamos generar mucha más energía incluso en condiciones similares a las del ITER”, explica el Dr. Kappatou, físico del IPP. Varios cientos de científicos e investigadores participaron en años de preparación para los experimentos. Utilizaron métodos teóricos para calcular de antemano los parámetros que necesitaban obtener para generar el plasma con el fin de lograr sus objetivos. Los experimentos confirmaron las predicciones a fines de 2021 y generaron un nuevo récord mundial: JET produjo plasmas estables con combustible de deuterio y tritio que liberaron 59 megajulios de energía.
Para producir energía neta, es decir, para liberar más energía de la que proporcionan los sistemas de calefacción, la instalación experimental es demasiado pequeña. Esto no será posible hasta que el experimento ITER a gran escala en el sur de Francia entre en funcionamiento. “Los últimos experimentos en JET son un paso importante hacia ITER”, concluye la profesora Sibylle Günter, directora científica del Instituto Max Planck de Física del Plasma. «Lo que hemos aprendido en los últimos meses nos facilitará la planificación de experimentos con plasmas de fusión que generan mucha más energía de la que se necesita para calentarlos».
Antecedentes: Megavatios vs. megajulios
En el reciente experimento récord, las reacciones de fusión en JET liberaron un total de 59 megajulios de energía en forma de neutrones durante una fase de cinco segundos de una descarga de plasma. Expresado en unidades de potencia (energía por tiempo), JET logró una potencia de salida de poco más de 11 megavatios promediados durante cinco segundos. El récord de energía anterior, establecido en 1997, fue de poco menos de 22 megajulios de energía total y 4,4 megavatios de potencia promediados durante cinco segundos.
Acerca de JET
JET fue diseñado y construido conjuntamente por los miembros del programa de fusión europeo EUROfusion y ha sido operado conjuntamente desde 1983. El centro de fusión inglés «Culham Center for Fusion Energy» en Culham cerca de Oxford es responsable de las operaciones técnicas, mientras que los investigadores y técnicos de los laboratorios EUROfusion trabajan en la instalación en campaña. Con numerosas adscripciones, IPP es un participante importante en el programa JET.
Acerca del Instituto Max Planck de Física del Plasma
La investigación realizada en el Instituto Max Planck de Física del Plasma (IPP) en Alemania (ubicaciones: Garching cerca de Munich y Greifswald) se ocupa de investigar la base física de una planta de energía de fusión. Al igual que el sol, tal planta tiene como objetivo generar energía a partir de la fusión de núcleos atómicos. La investigación de IPP es parte del programa de fusión europeo. Con una plantilla de aproximadamente 1100 IPP, es uno de los centros de investigación de fusión más grandes de Europa.
