En los diseños de reactores de fusión, los superconductores que no sufren pérdida de potencia resistiva se utilizan para generar los campos magnéticos que confinan el plasma de 100 millones de grados C. Si bien el aumento de la intensidad del campo magnético ofrece formas potenciales de mejorar el rendimiento del reactor, los superconductores convencionales de baja temperaturasufren caídas dramáticas en la capacidad de transporte de corriente en campos magnéticos altos. Ahora, la aparición de superconductores de alta temperatura que también pueden operar en campos magnéticos altos abre un camino nuevo y de menor costo a la energía de fusión.
Una medida típica del rendimiento del plasma de fusión se denomina "plasma beta", que es la relación entre la presión plasmática y la presión del campo magnético. Lograr una beta muy alta, que genera la presión plasmática requerida con un campo magnético bajo, podría ayudar a reducircosto de los imanes superconductores utilizados en un reactor de fusión. Por esta razón, muchas visiones de los reactores de fusión intentan maximizar el beta del plasma a intensidades de campo magnético moderadas. Sin embargo, la operación a un beta más alto empuja el plasma contra muchos límites de rendimiento, lo que hace que el plasma sea estableun negocio complicado
Pero la beta del plasma no es la única consideración. Otra relación, el tamaño del plasma confinado en comparación con el ion gyroradius, también determina el confinamiento de energía general y dicta el rendimiento del plasma. El ion gyroradius es el camino helicoidal que los iones deben seguirel campo magnético. El aumento de la fuerza del campo magnético disminuye el giroscopio de iones, lo que permite una reducción en el tamaño del dispositivo de fusión sin pérdida de rendimiento. Este enfoque también reduce la beta y el plasma opera más lejos de los límites de estabilidad, en un "segurozona."
Si bien los científicos han explorado estos dos caminos para mejorar el rendimiento, el desarrollo reciente de los llamados "superconductores de alta temperatura" abre una ventana para campos magnéticos mucho más altos, ya que las corrientes críticas no se degradan rápidamente, incluso en el campo magnéticovalores de 30 Tesla o más. Por lo tanto, estos realmente deberían llamarse superconductores de alta temperatura y alto campo magnético.
Para el diseño de tokamak, los límites de intensidad de campo están determinados principalmente por las tensiones máximas permitidas en los componentes estructurales que mantienen unido el imán, y no por los límites intrínsecos de los superconductores.
Incluso los diseños de tokamak más agresivos con tecnología de superconductor convencional están limitados a aproximadamente 6 campos magnéticos toroidales en el eje Tesla. Al casi duplicar la intensidad del campo magnético, a aproximadamente 10 Tesla en el eje, los diseños conceptuales indican que un tokamak tiene aproximadamente el tamaño físicoJET, del tokamak más grande del mundo, actualmente en funcionamiento, sería capaz de producir 500 MW de potencia de fusión e incluso electricidad neta. Los superconductores de alta temperatura y alto campo magnético también pueden permitir incorporar bobinas magnéticas articuladas en el diseño del reactor, mejorando drásticamente la flexibilidad y, en última instancia, la mantenibilidad de los sistemas de reactores.
Si bien quedan por resolver varios desafíos de física y tecnología, la experiencia mundial de los experimentos tokamak proporciona la base para respaldar un nuevo camino de exploración en reactores compactos y productores de energía utilizando el campo magnético de alta temperatura y alta temperatura disponible recientementetecnología superconductora.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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