El "Sol Artificial" de China acaba de pulverizar un límite físico de hace 40 años: la energía de fusión ya no tiene techo
Durante cuatro décadas, los científicos de la fusión nuclear han vivido bajo la ifra de una cifra: el límite de Greenwald. Algo que, en esencia, es el «techo de cristal» de los reactores de tipo tokamak y que impide supuestamente producir más energía de la que podrían. Pero el conocido como el ‘Sol artificial’ de China ha roto este techo completamente, y encima de manera estable (superando al modelo europeo).
El muro de Greenwald. Para entender el logro, primero hay que entender el problema. En un reactor de fusión, la potencia que generas depende del cuadrado de la densidad, de esta manera, cuanta más densidad haya dentro del reactor, mucha más energía va a producir. Sin embargo, en 1989 el físico Martin Greenwald formuló una regla que se ha mantenido invicta: existe una densidad máxima.
Si se supera esta densidad máxima, el plasma que hay dentro del reactor se vuelve inestable. ¿Qué significa esto? Pues que si se pasa esta línea el borde del plasma se enfría demasiado por la radiación, la corriente eléctrica se contrae y el reactor sufre una disrupción, una parada repentina que puede incluso dañar la estructura del reactor.
Rozando el límite. De esta manera, los físicos nucleares han estado siempre muy atentos a este límite, puesto que superarlo puede generar un gran caos en una central nuclear. Pero lógicamente lo que se busca siempre es sacar el máximo provecho posible a todos los recursos de los que se disponen, por lo que siempre han estado trabajando muy cerca de este límite, pero nunca sin superarlo.
Hasta que al final ha sido posible superarlo y quitar esta limitación al ‘velocímetros’ de la energía nuclear.
El estudio. Los investigadores han conseguido este hecho, como han relatado en su artículo publicado en Science Advance, donde apuntan a que han logrado alcanzar densidades estables de entre 1,3 y 1,65 veces el límite de Greenwald. No fue por fuerza bruta, sino por «finura» experimental. Algo que han podido conseguido dentro del Sol Artificial chino.
Esto significa que el reactor ha sido capaz de trabajar a un 165% de su capacidad teórica máxima sin sufrir ninguna disrupción. Es como si hubiéramos descubierto que un motor diseñado para ir a 200 km/h puede circular a 330 km/h de forma constante y sin sobrecalentarse.
Cómo lo ha conseguido. La clave no ha sido solo «meter más gas», sino cambiar la forma en la que el Sol Artificial interactúa con sus propias paredes. A diferencia de otros reactores, el Sol Artificial chino cuenta con tungsteno en sus paredes que es un metal que aguanta mejor el calor y ensucia menos el plasma.
Además de esta propiedad de sus paredes, los investigadores utilizaron ondas microondas de alta potencia para poder calentar «limpiar» el plasma justo antes del encendido. Esto se suma a que pudieron validar una nueva teoría que dice que, bajo ciertas condiciones, el plasma se «organiza a sí mismo» para alejarse de las paredes y mantenerse estable, aunque la densidad sea extrema.
Energía real. Lo que el Sol Artificial de China ha demostrado es que el régimen «libre de densidad» es real. Esto cambia las reglas del juego para el ITER (el gran reactor internacional que se construye en Francia) y para el futuro CFETR, el reactor con el que China espera empezar a verter energía de fusión a la red eléctrica antes de 2040.
Su importancia. Con este nuevo hito, hacer reactores gigantes ya no tendrá sentido, puesto que con esta nueva teoría ya no necesitamos máquinas gigantescas para obtener la misma energía. Además, al operar en este nuevo régimen, el riesgo de que el plasma dañe el reactor se reduce drásticamente, ya que no se estará «jugando» con el límite.
Pero lo más relevante es que se ha podido ver que cuando más denso es el plasma, más cerca estamos de la «ignición», el punto donde el Sol Artificial genera más energía de la que consume. Esto puede suponer que estamos más cerca de la tan ansiada energía infinita.
Imágenes | Daniele La Rosa Messina NASA
