El tokamak chino EAST logra estabilizar el plasma durante un tiempo récord de 1056 segundos

Por Francisco R. Villatoro, el 4 enero, 2022. Categoría(s): Ciencia • Noticias • Science ✎ 9

El pasado 31 de diciembre de 2021 se anunció un nuevo récord en la fusión nuclear: el pequeño tokamak superconductor chino EAST (Hefei, China) logró sostener estable el plasma de deuterio durante 1056 segundos (17 minutos y 36 segundos). El anterior récord de 390 segundos (6 minutos y 30 segundos) lo logró en diciembre de 2003 el pequeño tokamak francés WEST (Cadarache, Francia). No se ha publicado ningún artículo científico (el hito se logró la noche del 30 de diciembre); se estima que el plasma alcanzó una temperatura de casi 70 millones de grados Celsius (medida usando los electrones en el plasma), lo que equivale a una energía de 1.73 gigajulios. A principios de 2021, EAST logró mantener durante 101 segundos el plasma a 120 millones de grados Celsius (medida con electrones). El objetivo hasta junio de 2022 es mantener el plasma durante unos 1000 segundos a una temperatura de unos 100 millones de grados Celsius. Tanto EAST como WEST son pequeños tokamaks superconductores, de apoyo a la investigación que se realizará en ITER, que no pueden alcanzar la ignición de la fusión (como logró JET y logrará ITER); solo se usan para estudiar el plasma confinado durante muchos minutos.

EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) es un poco más pequeño que WEST (tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak, también llamado Tore Supra), que es más pequeño que JET y mucho más pequeño que el futuro ITER. El tokamak EAST tiene un radio exterior de 1.85 metros (WEST 2.5 m, JET 2.96 m, ITER 6.2 m) y un radio interior de 0.45 metros (WEST 0.50 m, JET 1.25 m, ITER 2.0 m), con un campo magnético toroidal pico de 3.5 teslas (WEST 3.7 T, JET 3.45 T, ITER 11.8 T) y una potencia energética de 7.5 megavatios (WEST 17 MW, JET 38 MW, ITER 320 MW). Lo siento, pero no hay mucho más que contar (en ausencia de artículo científico). Muchos me habéis preguntado el año pasado por los progresos de este tokamak chino, porque algunas noticias os sugerían que podría adelantarse a ITER en el camino hacia la fusión; obviamente, esto es imposible, pues ITER busca la fusión sostenida, mientras EAST (y WEST) nunca podrán fusionar. Aún así, haber logrado un nuevo récord, merece el eco en este blog; además, todo apunta a que este año 2022 logrará su objetivo científico, por lo que volverá a ser noticia.

La noticia fue difundida por la agencia de noticias Xinhua el 31 de diciembre [noticia en chino]; en inglés recomiendo leer a Zhao Chenchen, «China’s ‘artificial sun’ smashes 1000-second fusion world record,» CGTN, 31 Dec 2021. Para los interesados en las características generales de EAST recomiendo B. Wan (on behalf of EAST Team), «Experimental advanced superconducting tokamak,» Magnetic Fusion Energy 409–437 (2016), doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100315-2.00013-1; Xianshun Shen et al., «Improvement of power quality in EAST power supply system based on hybrid active filter,» Fusion Engineering and Design 161: 112076 (2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.112076; Feng Wang et al., «Information Construction and Prospect of EAST Collaborative Experimental Platform,» in «China’s e-Science Blue Book 2020», Springer (2021), pp. 149-167, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-8342-1_8.



9 Comentarios

  1. Muchas gracias por el enorme trabajo de divulgación.
    Sigo creyendo, ingenuamente, que la fusión será la energía del futuro, aunque parece que será un futuro muy futuro.

    Parece que van según el plan, solo espero que aceleren un poco los hitos para llegar a PROTO antes de que acabe la centuria.

    1. Hasta donde se es una cooperación científica solo que lo ideal sería que que esta tecnología alcance el nivel de desarrollo para el uso masivo más pronto que tarde para beneficio del medio ambiente porque se necesita para poder vivir en el planeta con calidad de vida

    2. Hola Francisco, fuiste profesor mio en la Facultad, y hoy por casualidad he encontrado este artículo.

      Por cosas de la vida, trabajo actualmente en el proyecto ITER, y me gustaría simplemente aclarar (por supuesto desde el respeto) que la frase: «ninguno puede alcanzar la ignición de la fusión (como logró JET) y solo se usan para estudiar el plasma» que aparece justo después del nombre ITER, es aplicable a WEST y a EAST pero no a ITER, ya que ITER está pensado para operar en modo D-T.

      Un saludo

  2. Para conocer un poco más sobre la Fusión Nuclear, os recomiendo este video de la conferencia de la Dra. Eleonora Viezzer, del Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear de la Universidad de Sevilla «Fusión nuclear: creando estrellas en la Tierra”. Tuvo lugar el 11 enero 2019 en Ámbito Cultural de El Corte Inglés de Málaga dentro de la XVI edición del ciclo Encuentros con la Ciencia. https://youtu.be/Nn5joMmr-bM

    La fusión nuclear es la reacción en la que dos núcleos de átomos ligeros se unen para formar otro núcleo más pesado, con liberación de una enorme cantidad de energía en el proceso, como es el caso de las reacciones entre dos núcleos de hidrógeno que se fusionan para formar uno de helio, tal y como ocurre en nuestro Sol.

    Las tecnologías basadas en el proceso de fusión nuclear para la producción de energía podrían ser la opción ideal para solucionar los problemas energéticos actuales y futuros, entre ellos el aumento del consumo eléctrico mundial y por tanto la demanda, y el agotamiento de los combustibles fósiles, que son actualmente la fuente más importante para la producción de energía.

    Además, la fusión nuclear podría ser una fuente de energía prácticamente ilimitada y una opción limpia y por tanto sostenible ambientalmente ya que no emite gases de efecto invernadero.

    Uno de los mayores inconvenientes para la producción de energía estriba en que es necesario que se alcancen temperaturas extremadamente altas, del orden de 200 millones de grados centígrados, para el proceso de fusión nuclear, y en consecuencia se producen en estado de plasma, que presenta por sí mismo una extraordinaria dificultad para poder ser confinado, ya que actualmente no hay ningún material capaz de resistir estas temperaturas.
    La conferencia de la Dra. Eleonora Viezzer se estructura en varias partes. Comienza con una introducción para explicarnos los principios físicos de la reacciones nucleares de fusión, seguido del tema relativo al confinamiento magnético, como solución tecnológica para la contención del plasma. En tercer lugar aborda el proyecto ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor (Reactor Experimental Termonuclear Internacional), es decir, el reactor de fusión experimental para demostrar la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía a gran escala, que se construye en Cadarache (Francia) y que cuenta con la colaboración de 35 países y finalmente comenta la contribución que realiza su grupo de investigación la Universidad para el ITER.

    Eleonora Viezzer es licenciada en física y matemáticas y doctora en física por la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich. Durante su tesis doctoral, ha diseñado y construido revolucionarios detectores de partículas para el tokamak ASDEX Upgrade del Instituto Max-Planck para Física del Plasma de Garching, Alemania.

    Durante su tesis doctoral, Eleonora consiguió demostrar experimentalmente, y por primera vez en el mundo, mediante avanzadas técnicas de diagnóstico que el campo eléctrico creado por el flujo radial y ambipolar de partículas presente en el borde del plasma está sostenido por los gradientes de las principales especies de iones. Estos resultados pusieron de manifiesto el papel clave que juega el canal iónico en el confinamiento del plasma reduciendo el nivel de turbulencias y transporte de partículas asociado.

    Al finalizar su tesis doctoral en 2013, Eleonora continuó su trayectoria investigadora en el Instituto Max-Planck para Física del Plasma de Garching (Alemania) como investigadora postdoctoral. En 2016, se mudó a la Universidad de Sevilla con una beca Juan de la ierva y una beca Marie Curie, que ahora mismo está disfrutando en el Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear. Sigue colaborando con el instituto Max Planck de Física de Plasma y además trabaja con varios centros de prestigio en el campo de física de plasma, como el Massachusetts Institute of Technology (MIT) , el Culham Center for Fusion Energy (CCFE), la General Atomics en San Diego (EEUU) y el tokamak JT60-SA en Naka (Japón). En el 2018, Eleonora ha sido galardonada con varios prestigiosos premios internacionales como son el International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP) Young Scientist Prize, el European Young Researchers Award y el Falling Walls Audience Prize.

    En el año 2018, Eleonora consiguió igualmente una de las prestigiosas becas del Consejo Europeo, ERC Starting Grant, dotada con más de 1.5 millones de euros para crear su propio grupo de investigación y potenciar su liderazgo internacional durante los próximos 5 años. El grupo que, con el apoyo de esta ERC Starting Grant, lidera Eleonora Viezzer, pretende controlar el transporte de partículas en reactores de fusión y aplicar el conocimiento adquirido en reactores de fusión, con medidas experimentales in-situ, a la predicción del viento solar que llega a la Tierra. Su plan es desarrollar una estación meteorológica de viento solar que permita reducir el daño que estas potentes llamaradas solares causan cuando llegan a la Tierra. Se trata de un proyecto multidisciplinar, en la frontera del conocimiento y ciertamente apasionante.

    1. Muchas gracias Enrique por el link a la conferencia de la Dra. Eleonora Viezzer y por la reseña. Sin lugar a dudas es imperativo invertir grandes recursos financieros e integrar las mentes más geniales y competentes para resolver los problemas teoricos y tecnicos que permitan desarrollar y explotar la fusion nuclear en beneficio de la humanidad.

  3. Gracias por aclararnos que «China construye un sol artificial para resolver la crisis energética y ambiental» (cómo he llegado a leer por ahí) es un titular un tanto ‘extraviado’ 😉

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