La Agencia de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) ha lanzado una nueva e importante fase en la investigación de la fusión cuando su buque insignia MegaAmp Spherical Tokamak (MAST Upgrade) ingresa en su quinta campaña científica.
Este programa de seis meses marca un paso significativo hacia la entrega del primer prototipo de planta de energía de fusión del Reino Unido y fortalece la posición del Reino Unido a la vanguardia de la innovación mundial en fusión.
La campaña, en la que participarán más de 200 científicos de más de 40 organizaciones internacionales, entregará alrededor de 950 pulsos de plasma cuidadosamente controlados.
Cada pulso representa un corto período de tiempo durante el cual el plasma sobrecalentado está confinado dentro de la máquina, lo que proporciona datos valiosos sobre cómo se comporta el plasma de fusión en condiciones extremas.
James Harrison, director de MAST Upgrade Science, explica:
«Estamos viendo un gran interés a nivel mundial en nuestros experimentos de actualización MAST, lo que demuestra una gran colaboración en la investigación de la fusión. En los próximos meses, esperamos ampliar aún más los límites de lo que es posible con la ciencia del tokamak esférico».
¿Por qué es tan importante la energía de fusión?
La energía de fusión es el proceso que se produce cuando los núcleos atómicos más ligeros se combinan para formar núcleos atómicos más pesados, liberando grandes cantidades de energía y alimentando al sol.
A diferencia de los combustibles fósiles, la fusión no emite carbono durante su funcionamiento, produce un mínimo de residuos radiactivos de larga duración y depende de abundantes fuentes de combustible, como los isótopos de hidrógeno.
Si se utiliza con éxito a gran escala, la fusión podría proporcionar un suministro casi ilimitado de energía limpia y confiable, complementando la energía renovable y apoyando los objetivos globales de cero emisiones netas.
Programas como MAST Upgrade son esenciales porque transforman la promesa teórica en una realidad de ingeniería y abordan los desafíos científicos y tecnológicos que se interponen entre los experimentos de hoy y las plantas de energía del mañana.
Lo que logra la campaña de actualización MAST
La última campaña de actualización de MAST está diseñada para superar los límites del rendimiento del tokamak esférico y al mismo tiempo informar directamente el diseño de futuras centrales eléctricas, en particular el programa STEP Fusion del Reino Unido.
Los tokamaks esféricos son una variante más compacta de las máquinas de fusión tradicionales y tienen el potencial de permitir reactores de fusión más pequeños y económicos.
Esta campaña se basa en avances anteriores al ampliar el alcance de la experimentación y probar nuevas ideas a una escala nunca antes posible.
La gran cantidad de pulsos planificados permite a los investigadores explorar una amplia gama de condiciones del plasma, acelerando el aprendizaje y mejorando la confiabilidad de los modelos predictivos.
Prioridades clave de investigación que impulsan las actualizaciones de MAST
La quinta campaña se centra en cuatro áreas prioritarias esenciales para transformar la fusión de un desafío científico a una fuente de energía práctica.
En primer lugar, los científicos estudiarán el plasma de fusión a alta presión para perfeccionar las predicciones sobre el rendimiento futuro del reactor. Al probar modelos teóricos con datos experimentales reales, los investigadores pueden reducir la incertidumbre sobre cómo se comportan los plasmas en condiciones relacionadas con las centrales eléctricas.
En segundo lugar, esta campaña explora mejoras en la estabilidad del plasma y el control del flujo de energía. Por primera vez, la tecnología de control de inestabilidad se combina con tecnología de escape avanzada, como el desviador Super-X, para lograr un funcionamiento del plasma más eficiente y estable.
En tercer lugar, los investigadores trabajarán para optimizar el diseño del desviador. El desviador maneja el exceso de calor y las partículas que se escapan del plasma y, al mejorar su forma y configuración magnética, tiene el potencial de reducir el tamaño y el costo de los componentes, haciendo que las plantas de fusión sean más viables comercialmente.
Finalmente, se prueban herramientas avanzadas de modelado por computadora con los resultados experimentales. Estas herramientas tienen como objetivo predecir el comportamiento del plasma relacionado con el calentamiento, la estabilidad y la evacuación, apoyando el diseño y operación de futuras máquinas como STEP e ITER.
Basado en los primeros resultados del mundo.
Esta nueva fase de investigación sigue a una cuarta campaña de gran éxito en la que MAST Upgrade logró varios hitos pioneros a nivel mundial.
Los científicos demostraron la supresión de la inestabilidad del plasma dentro de un tokamak esférico, alcanzando un récord de 3,8 megavatios de potencia de calentamiento por inyección y logrando un control independiente del escape de plasma tanto en los desviadores superiores como en los inferiores.
La fuerte respuesta internacional a estos resultados se refleja en más de 100 propuestas de investigación, lo que destaca la importancia global de la instalación de actualización MAST.
Importantes mejoras fortalecen el programa
Las importantes mejoras planificadas para los próximos años ampliarán aún más las capacidades de MAST Upgrade.
En 2026, se instalará un sistema electrónico de calefacción por ondas Bernstein utilizando la misma tecnología prevista para STEP Fusion. Esto permitirá a los investigadores probar previamente las técnicas de calentamiento de plasma relacionadas con STEP.
En 2026-2027 se añadirá un inyector de haz neutro adicional, lo que duplicará la potencia de calefacción de la máquina. Es importante destacar que la actualización MAST será el primer tokamak esférico que operará simultáneamente ondas Bernstein de electrones y calentamiento por haz neutro, abriendo nuevas posibilidades experimentales.
Un paso importante hacia la generación de energía de fusión
A medida que avance la campaña de actualización de MAST, los conocimientos adquiridos darán forma directamente a los diseños futuros de reactores en STEP Fusion y en todo el mundo.
A través de una combinación de colaboración internacional, actualizaciones de vanguardia y experimentos ambiciosos, la actualización de MAST seguirá desempeñando un papel central en la transformación de la energía de fusión de una ambición de larga data a una solución práctica para la generación de energía limpia.
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