Alemania está a punto de conectar una máquina que podría revolucionar la industria de la energía

Un stellarator es un dispositivo utilizado para confinar un plasma caliente con campos magnéticos

Durante décadas los científicos han estado discutiendo sobre la posibilidad de una fuente limpia, prácticamente inagotable de energía - y todavía lo están. Pero con el trabajo de investigadores del Instituto Max Planck de Física del Plasma esto puede cambiar pronto, y también podría cambiar la forma de pensar en la energía. Después de más de 1,1 millones horas de construcción, han completado la máquina de fusión más grande del mundo de su tipo, apropiadamente llamada "Stellarator".

Un stellarator es un dispositivo utilizado para confinar un plasma caliente con campos magnéticos para sostener una reacción de fusión nuclear controlada. La idea básica es que los diferentes campos magnéticos anulan las fuerzas netas sobre una partícula a medida que viaja alrededor de la zona de confinamiento. Eran muy populares en los años 50 y 60, pero su popularidad disminuyó considerablemente en las décadas siguientes, cuando otros tipos se llevaron la investigación de la fusión.

Los stellarators son tan impresionantes como suenan

La clave para la fusión es crear altas temperaturas de hasta 180 millones de grados Fahrenheit (100 millones de grados centígrados) y generar, confinar y controlar una burbuja de gas, llamada plasma. En estas increíblemente altas temperaturas, la estructura misma de los cambios de átomos y los electrones son arrancados de las capas exteriores, dejando iones positivos. Normalmente, estos iones se acaban rebotando entre sí pero, en estas condiciones, pueden fusionarse, creando nuevos átomos, y - BAM - tienes la fusión nuclear. La fusión nuclear no debe ser confundida con la energía nuclear que estamos usando en este momento, ya que generan energía a partir de átomos en descomposición, no de átomos que fusionan juntos.

La fusión nuclear es un proceso familiar sin embargo. Es el proceso que alimenta el sol, así que sabemos que se puede hacer. Sin embargo, hacerlo de una manera que se pueda utilizar económicamente aún no se ha producido, y son escasas máquinas incluso centradas en la investigación. Aquí es donde W7-X entra en juego.

La construcción de esta máquina era, como se puede adivinar, una tarea gigantesca. Desde hace casi 75 años, se haya intentado sólo un puñado de stellarators, y aún menos se completaron. Todo el proceso es "diabólicamente difícil", y para hacer las cosas aún peor, uno de los principales fabricantes contratados salieron del negocio en un punto.

Bueno, para empezar, la máquina dispone de 425 toneladas de imanes superconductores yuna estructura de apoyo que debe estar refrigerada cerca del cero absoluto. El enfriamiento de los imanes con helio líquido es "el infierno en la Tierra", dijo Thomas Klinger, líder del esfuerzo alemán.

"Todos los componentes fríos deben trabajar, no son posibles las fugas, y el acceso es deficiente" debido a que los imanes están retorcidos. Entre los imanes de extrana forma, los ingenieros deben exprimir más de 250 puertos y eliminar el combustible, calentar el plasma, y dar acceso a los instrumentos de diagnóstico. Todo necesita un modelado 3D extremadamente complejo. "Sólo se puede hacer en una computadora", dice Klinger. "No se puede adaptar cualquier cosa en el lugar".

Un tercio de los imanes requeridos no funciona correctamente desde el primer momento. Así que la construcción de algunos componentes importantes tuvo que ser detenida para rediseñarlos; algunos años eran un período completo de crisis hecha y derecha, pero de alguna manera se las arreglaron para conseguir solucionarlo, y el primer plasma está previsto que tenga lugar a finales de año.

Una jaula magnética

El principal problema con los stellarators, como con cualquier dispositivo de fusión, está en contener la temperatura, y para ello se utiliza una jaula magnética. Una corriente de alambre alrededor de un tubo crea un campo magnético hacia abajo en el centro del tubo que separa el plasma lejos de las paredes, lo que le impide la fusión. Hay 50 bobinas magnéticas de seis toneladas en todo el área principal, como se muestra a continuación:

Otros diseños (tokamaks) tienen una forma diferente, lo que es más seguro, pero sólo les permite soportar el plasma en ráfagas cortas, mientras los stellarators pueden sostener el plasma durante 30 minutos, según las demandas de investigación - esto podría generar enormes cantidades de energía limpia y renovable. Esta máquina podría ser un verdadero cambio de juego - si funciona.

"El mundo está esperando a ver si conseguimos el tiempo de confinamiento y luego mantenerlo durante un largo pulso", dijo David Gates, el jefe de la física de stellarator en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton.

Se espera que los reguladores alemanes den luz verde al proyecto antes de fin de mes, y vamos a averiguar entonces si funciona, y qué tan bien.