Por primera vez, cientificos chinos han llevado el plasma termonuclear mas alla del limite de densidad que se considera el "medio" de los reactores termonucleares de tokamak durante decadas.
Este logro se logro en el horno tokamak EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), comunmente conocido como el "sol artificial" de China, y se considera un paso importante en el camino hacia el objetivo de encender fusion de fusion.
Los resultados de la investigacion se publicaron el 1 de enero en la revista Science Advances, codirigida por un grupo cientifico liderado por el profesor Ping Zhu (Universidad de Ciencia y Tecnologia de China) y el profesor asociado Ning Yan (Instituto de Fisica Hebei, Academia China de Ciencias).
El equipo verifico por primera vez experimentalmente un estado especial de plasma, llamado "modo sin limite de densidad", en el que el plasma se mantiene estable incluso cuando la densidad aumenta mucho.
En la reaccion termonuclear, un proceso de generacion de energia similar al del Sol, los combustibles de deuterio y tritio deben calentarse hasta unos 150 millones de grados C. A este nivel de calor, la potencia termonuclear generada aumenta muy rapidamente a medida que aumenta la densidad del plasma. Por lo tanto, en teoria, cuanto mayor sea la densidad, mayor sera la capacidad de generacion de energia.
Sin embargo, en realidad, los hornos tokamak siempre se han visto limitados por un cierto umbral de densidad. Al superar este umbral, el plasma a menudo se vuelve inestable, interrumpiendo el proceso de retencion y obligando a las pruebas a detenerse. Esta es una de las mayores barreras fisicas que obstaculizan la mejora del rendimiento de los fusiones.
El equipo de investigacion de EAST ha demostrado que este limite no es inmutable. Al desarrollar un metodo de operacion de plasma de alta densidad completamente nuevo, demostraron que es posible elevar la densidad de plasma lejos de los limites de experiencia anteriores sin causar inestabilidad destructiva.
Este avance se basa en un nuevo marco teorico relativo llamado "autoorganizacion de la pared de plasma" (plasma-wall self organization, abreviado PWSO), propuesto por cientificos franceses. Segun esta teoria, el limite de densidad no solo depende del propio plasma, sino que tambien esta estrechamente vinculado a como el plasma interactua con la pared metalica del reactor.
Cuando la interaccion entre el plasma y la pared del horno alcanza un estado de equilibrio adecuado, puede surgir un nuevo modo de funcionamiento en el que los procesos de bombardeo fisico desde la pared del horno ayudan a estabilizar el plasma en lugar de causar inestabilidad como antes.
Segun el profesor Ping Zhu, este descubrimiento abre un "camino practico y expandible" para extender los limites de densidad en los tokamak, incluidos los dispositivos termonucleares de nueva generacion.
Esto es especialmente importante para el objetivo de encendido: el momento en que la reaccion termonuclear puede mantenerse por si sola sin necesidad de agregar energia desde el exterior.
En el contexto de una carrera global cada vez mas feroz por la energia limpia, los nuevos resultados del "saire artificial" de China muestran que una gran barrera de fusion se esta eliminando gradualmente, lo que hace que la perspectiva de fuentes de energia casi infinitas avance un paso mas claro.
