Físicos del Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton (PPPL), perteneciente al Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE), han identificado una vía potencialmente mucho más eficiente para alcanzar la ignición de la fusión nuclear. Sus cálculos indican que modificar el orden tradicional en el que se calienta y comprime el plasma permite reducir de forma drástica la energía necesaria para lograr una reacción autorsostenida.
Una nueva perspectiva sobre el criterio de Lawson
Durante más de siete décadas, la investigación en materia de fusión ha dependido del denominado criterio de Lawson, una fórmula matemática utilizada para determinar si el plasma puede mantenerse lo suficientemente caliente y denso durante el tiempo necesario para sostener la reacción sin aportes externos de calor. Sin embargo, aunque esta ecuación define las condiciones requeridas para la ignición, no precisaba la forma más eficiente de alcanzarlas.
Para dar respuesta a este reto, los físicos Luis Delgado-Aparicio, Masayuki Ono y Jonathan Menard han desarrollado una versión más completa de este criterio. En su estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, los investigadores incorporaron cuatro factores adicionales que influyen directamente en el rendimiento del proceso de fusión.
Invertir el orden tradicional para ahorrar energía
La innovación propuesta por el equipo radica en modificar la secuencia con la que se trata el plasma, la denominada cuarta fase de la materia. Tradicionalmente, la mayoría de los planteamientos intentaban aumentar en primer lugar la densidad del plasma para suministrar después las enormes cantidades de calor necesarias.
Las nuevas simulaciones del laboratorio indican que calentar el plasma antes de incrementar su densidad resulta sensiblemente más eficiente. Esta vía alternativa evita los mayores requerimientos energéticos y permite alcanzar el estado deseado de forma más sencilla.
El investigador Luis Delgado-Aparicio recurrió a una analogía geográfica para describir este importante avance teórico:
«Muchas empresas quieren subir la montaña de frente y gastar enormes cantidades de energía para llegar al destino. Pasa por el lado del cerro en vez de subir directamente. Llegas al mismo lugar de forma mucho más inteligente y usas mucho menos energía».
La importancia de la silla de Cordey
En sus análisis matemáticos, los científicos identificaron una región especialmente Relevante denominada la silla de Cordey. En física de fusión, este punto representa un paso accesible en la frontera entre el plasma que aún requiere calentamiento externo y aquel capaz de mantener sus propias reacciones.
Para evaluar las rutas, el estudio empleó la medida Q, que compara la potencia generada por las reacciones con la energía de calentamiento suministrada. En un plasma idealizado, la silla de Cordey ocurre en torno a Q = 5, aunque contaminantes o campos magnéticos pueden alterar este valor.
Este hallazgo ofrece una hoja de ruta más realista para el diseño de futuros reactores de fusión magnética, como los tokamaks y los esteleradores, acelerando el desarrollo de una fuente de energía limpia e inagotable.
Por la redacción de GUAY.news.
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