Investigaciones recientes sugieren que el uso de litio líquido como recubrimiento en las paredes internas de dispositivos de fusión de plasma podría facilitar una generación de energía de fusión más eficiente. Científicos del Laboratorio de Plasma de la Universidad de Princeton (PPPL, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos están trabajando en aprovechar el poder de la fusión para obtener una fuente de energía más limpia y sostenible. Confirmando el plasma utilizando campos magnéticos en dispositivos llamados tokamaks, su objetivo es lograr una mejor confinación de energía, lo que podría conducir a máquinas más pequeñas y rentables.
Los experimentos recientes realizados en el Tokamak de Litio del PPPL, conocido como LTX-β, han mostrado resultados prometedores con recubrimientos de litio líquido en las paredes del tokamak. El litio líquido ha ayudado a mantener un borde caliente en el plasma, lo cual es crucial para el enfoque único de los científicos. Este avance nos acerca un paso más al diseño de una planta de energía de fusión. En el pasado, se han estudiado recubrimientos de litio sólido, demostrando su capacidad para mejorar el plasma. Sin embargo, el litio líquido es más adecuado para su uso en tokamaks a gran escala.
Nuevos desafíos
Uno de los principales desafíos en el desarrollo de la energía de fusión es la construcción de una pared viable para confinar el plasma. El PPPL tiene como objetivo cerrar estas brechas y encontrar soluciones para llevar la energía de fusión a la red eléctrica. Aunque el LTX-β es un tokamak de tamaño modesto, es el primer dispositivo de confinamiento de plasma del mundo con un plasma central completamente rodeado por una pared de litio líquido. No solo proporciona una pared capaz de soportar el calor extremo de un plasma de 2 millones de grados Celsius, sino que también mejora su rendimiento. La aplicación de litio líquido como recubrimiento podría reducir la necesidad de reparaciones al actuar como un escudo protector para las paredes internas del dispositivo. Absorbe eficazmente alrededor del 40% de los iones de hidrógeno que escapan del plasma, minimizando su reciclaje de vuelta al plasma como un gas neutro más frío. Esto crea un entorno de bajo reciclaje, evitando el enfriamiento del borde del plasma por los iones de hidrógeno expulsados. En consecuencia, la temperatura en el borde del plasma es más uniforme, mejorando la confinación del calor y evitando las inestabilidades.
El litio líquido también permite aumentar la densidad del plasma cuando se inyectan partículas neutrales de alta energía para calentar y alimentar el plasma. En comparación, el litio sólido solo demostró un aumento marginal en la densidad. La inyección de haces neutrales empuja a los iones de hidrógeno ya presentes en el plasma a través de un proceso conocido como intercambio de carga. Sin embargo, la presencia de una pequeña cantidad de impureza de litio evaporado en el plasma cambia la dinámica del intercambio de carga, permitiendo que el plasma retenga los iones de hidrógeno añadidos sin sacrificar los existentes. Como resultado, aumenta la densidad general del plasma.
Desafíos y futuro
Aunque implementar paredes de litio líquido en tokamaks más grandes presenta desafíos en términos de viabilidad y costo, los experimentos exploratorios a menor escala son cruciales. El LTX-β sirve como un experimento esencial para avanzar con confianza en las paredes de litio líquido en futuras fases de investigación de energía de fusión, como el Experimento de Mejora del Torus Esférico Nacional (NSTX-U). La aplicación de litio líquido como recubrimiento para las paredes del tokamak muestra un gran potencial en lograr una generación de energía de fusión más eficiente. La investigación realizada en el LTX-β del PPPL ha demostrado los beneficios del litio líquido para mantener un borde caliente, reducir la necesidad de reparaciones y aumentar la densidad del plasma. Aunque los desafíos permanecen para escalar esta tecnología, la exploración y experimentación continuas son esenciales para el avance de la energía de fusión como una fuente de energía viable y sostenible.
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