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Más precisión para la fusión nuclear: ALPACA aumenta la eficacia

Se parece a una llama, como ALPACA se parece al LLAMA (aparato de medición Lyman-alfa). (Imagen: pixabay/wagrati_photo)
Se parece a una llama, como ALPACA se parece al LLAMA (aparato de medición Lyman-alfa). (Imagen: pixabay/wagrati_photo)
La fusión nuclear se hará más controlable con un elaborado instrumento de medición. Sin embargo, el gasto y el parámetro de medición más bien simple que implica también demuestran que aún queda mucho camino por recorrer para lograr la viabilidad económica.

El componente más importante es el plasma. Los isótopos de hidrógeno deben encontrarse en este cuarto estado de agregación, en el que los núcleos y los electrones están completamente separados entre sí.

Sólo entonces y a temperaturas de unos 100 millones de grados puede provocarse la fusión nuclear. Se crea helio, más ligero que sus materiales de partida. La masa perdida puede utilizarse en forma de energía, mucha energía.

Sin embargo, se necesita mucha más para alcanzar este estado en primer lugar. Más difícil aún es mantenerlo erguido y estable. Además, las condiciones deben ser lo más ideales posible para la fusión deseada.

Esta es precisamente la razón por la que el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton presenta un nuevo instrumento de diagnóstico, denominado ALPACA, que puede utilizarse para recoger datos sobre el hidrógeno calentado.

Esto debería permitir por fin medir realmente la distribución de los átomos neutros de hidrógeno y los núcleos cargados y los electrones libres (es decir, el plasma).

Esquema de ALPACA (Imagen: PPPL)
Esquema de ALPACA (Imagen: PPPL)

Hasta ahora, esta distribución, temperatura y reactividad sólo podían estimarse y determinarse mediante cálculos. ALPACA y el segundo instrumento LLAMA, en cambio, pueden por primera vez "ver" con exactitud la concentración de plasma en determinadas zonas del reactor utilizando la línea Lyman alfa.

Esta línea espectral, que los astrónomos utilizan normalmente para buscar los orígenes del universo, puede observarse precisamente cuando el electrón comienza a desprenderse del núcleo. La línea alfa tiene una longitud de onda de 121 nanómetros, lo que se sitúa en la gama ultravioleta.

El dispositivo se está probando actualmente y después se utilizará en el tokamak del laboratorio. Si se consigue crear el plasma de forma más controlada y, por supuesto, estabilizarlo, las posibilidades de aumentar significativamente la eficacia y la duración de las reacciones de fusión son buenas.

Aún así, la fusión nuclear sólo puede tener lugar durante unos instantes porque no se debe permitir que el plasma salga de su contención bajo ninguna circunstancia. De lo contrario, quemará todo lo que encuentre a su paso. Por tanto, poder controlarlo sabiendo dónde hay mucho hidrógeno sería enormemente importante.

En última instancia, la tecnología también se utilizará en el ITER, en el sur de Francia. Sólo la fecha de puesta en servicio está aún escrita en las estrellas. Pero otro de los muchos pasos hacia ello parece haberse dado.

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Mario Petzold, 2024-05- 3 (Update: 2024-08-15)