La energía de fusión tiene el potencial de proporcionar energía limpia y segura sin emisiones de dióxido de carbono. Sin embargo, imitar el proceso de energía solar es una tarea difícil de lograr. Dos jóvenes físicos del plasma de la Universidad Tecnológica de Chalmers ahora nos han dado un pasomás cerca de un reactor de fusión funcional. Su modelo podría conducir a mejores métodos para desacelerar los electrones fuera de control, lo que podría destruir un futuro reactor sin previo aviso.
Se necesitan altas presiones y temperaturas de unos 150 millones de grados para que los átomos se combinen. Como si eso no fuera suficiente, los electrones descontrolados están causando estragos en los reactores de fusión que se están desarrollando actualmente. En el prometedor reactor tipo tokamak, los electrones no deseadosLos campos podrían poner en peligro todo el proceso.Los electrones con energía extremadamente alta pueden acelerar repentinamente a velocidades tan altas que destruyen la pared del reactor.
Son estos electrones fugitivos los que los estudiantes de doctorado Linnea Hesslow y Ola Embréus han identificado y desacelerado con éxito. Junto con su asesor, el profesor Tünde Fülöp en el Departamento de Física de Chalmers, han podido demostrar que es posible desacelerar eficazmenteelectrones inyectando los llamados iones pesados en forma de gas o gránulos. Por ejemplo, el neón o el argón se pueden utilizar como "frenos".
Cuando los electrones chocan con la carga alta en los núcleos de los iones, encuentran resistencia y pierden velocidad. Las muchas colisiones hacen que la velocidad sea controlable y permiten que el proceso de fusión continúe. Usando descripciones matemáticas y simulaciones de plasma, es posiblepredecir la energía de los electrones y cómo cambia en diferentes condiciones.
"Cuando podemos desacelerar eficazmente los electrones fugitivos, estamos un paso más cerca de un reactor de fusión funcional. Teniendo en cuenta que hay tan pocas opciones para resolver las crecientes necesidades energéticas del mundo de una manera sostenible, la energía de fusión es increíblemente emocionante ya que toma su combustibledel agua de mar común ", dice Linnea Hesslow.
Ella y sus colegas recientemente publicaron su artículo en la prestigiosa revista Cartas de revisión física . Los resultados también han atraído una gran atención en el campo de la investigación. En un corto período de tiempo, Linnea Hesslow, de 24 años, y Ola Embréus, de 25, han dado conferencias en varios congresos internacionales., incluida la Conferencia de Teoría de la Fusión de Sherwood en Annapolis, Maryland, EE. UU.
"El interés en este trabajo es enorme. El conocimiento es necesario para futuros experimentos a gran escala y brinda esperanza cuando se trata de resolver problemas difíciles. Esperamos que el trabajo tenga un gran impacto en el futuro", dice el profesor Tünde Fülöp.
A pesar del gran progreso realizado en la investigación de la energía de fusión durante los últimos cincuenta años, todavía no existe una central eléctrica de fusión comercial. En este momento, todos los ojos están puestos en la colaboración de investigación internacional relacionada con el reactor ITER en el sur de Francia.
"Muchos creen que funcionará, pero es más fácil viajar a Marte que lograr la fusión. Se podría decir que estamos tratando de cosechar estrellas aquí en la Tierra, y eso puede llevar tiempo. Se necesitan temperaturas increíblemente altas, más calientesque el centro del sol, para que podamos lograr la fusión con éxito aquí en la Tierra. Por eso espero que la investigación cuente con los recursos necesarios para resolver el problema energético a tiempo ", dice Linnea Hesslow.
Hechos: energía de fusión y electrones fuera de control
La energía de fusión ocurre cuando los núcleos atómicos ligeros se combinan usando alta presión y temperaturas extremadamente altas de aproximadamente 150 millones de grados Celsius. La energía se crea de la misma manera que en el sol, y el proceso también se puede llamar energía de hidrógeno. La energía de fusión esuna alternativa mucho más segura que la energía nuclear, que se basa en la división fisión de átomos pesados. Si algo sale mal en un reactor de fusión, todo el proceso se detiene y se enfría. A diferencia de un accidente nuclear, no hay riesgo deel entorno circundante se ve afectado.
El combustible en un reactor de fusión no pesa más que un sello y las materias primas provienen del agua de mar común.
Hasta ahora, los reactores de fusión no han podido producir más energía de la que se les suministra. También existe un problema con los llamados electrones fuera de control. El método más común para prevenir este daño es inyectar iones pesados, como argón oneón, que actúan como frenos debido a su gran carga. Un nuevo modelo desarrollado por investigadores de Chalmers describe cuánto se desaceleran los electrones, allanando el camino para hacer que estos electrones fugitivos sean inofensivos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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