Físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) deEstados Unidos han logrado hallazgos que podrían ayudar a avanzar en otro ‘camino viable’ hacia la anhelada energía de fusión.
En concreto, han demostrado la existencia de neutrones producidos a través de reacciones termonucleares a partir de un dispositivo Z-pinch estabilizado de flujo cizallado.
Z-pinch o zeta pinch, es un tipo de confinamiento por pinzamiento de plasma para producir fusión nuclear en filamentos de plasma.
Los investigadores utilizaron técnicas avanzadas de modelado por computadora y dispositivos de medición de diagnóstico perfeccionados en LLNL para resolver un problema de décadas de diferenciar los neutrones producidos por reacciones termonucleares de los producidos por inestabilidades impulsadas por haces de iones para plasmas en el régimen de fusión magneto-inercial.
Si bien la investigación anterior del equipo mostró que los neutrones medidos a partir de dispositivos Z-pinch estabilizados de flujo cizallado eran «consistentes con la producción termonuclear, aún no lo habíamos probado por completo», dijo en un comunicado el físico del LLNL Drew Higginson, uno de los coautores del artículo, publicado en Physics of Plasmas.
«Esta es una prueba directa de que la fusión termonuclear produce estos neutrones y no iones impulsados por inestabilidades del haz», dijo Higginson, investigador principal del equipo de Diagnóstico de Neutrones Portátil y Adaptable (PANDA). «No está probado que vayan a ganar energía, pero es un resultado prometedor que sugiere que están en un camino favorable».
«La investigación solo se centró en este dispositivo –dijo el físico del LLNL James Mitrani, autor principal del artículo– pero las técnicas y los conceptos generales son aplicables a muchos dispositivos de fusión en este régimen intermedio de fusión magneto-inercial». Señaló que el régimen opera en el área entre las instalaciones de fusión láser, como NIF y Omega Laser Facility en la Universidad de Rochester, y los dispositivos de fusión que confinan plasmas en el régimen puramente magnético, como ITER (un proyecto multinacional en el sur de Francia), SPARC (en construcción cerca de Boston) u otros dispositivos tokamak.
La fusión es la fuente de energía que se encuentra en el sol, las estrellas y las armas termonucleares.
El concepto Z-pinch es un diseño relativamente simple que existe como modelo teórico desde la década de 1930. Pero Higginson señaló que tenía una larga historia de «terribles inestabilidades» que obstaculizaban la capacidad de generar las condiciones necesarias para lograr una ganancia neta de energía de fusión.
En la década de 1990, los científicos del LLNL comenzaron a trabajar con investigadores de la Universidad de Washington (UW) para avanzar en otro camino prometedor hacia la ignición, el concepto Z-pinch estabilizado por flujo cizallado. En lugar de los potentes imanes estabilizadores que se usan en otros dispositivos Z-pinch, los dispositivos Z-pinch estabilizados de flujo cizallado usan corriente eléctrica pulsada para generar un campo magnético que fluye a través de una columna de plasma para reducir las inestabilidades que interrumpen la fusión.
«El problema con las inestabilidades es que no crean un camino viable para la producción de energía, mientras que la fusión termonuclear sí lo hace», dijo Higginson.
