Hace aproximadamente cuatro años, en medio de la pandemia global, el KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), conocido como el Sol artificial de Corea del Sur, estableció un récord mundial al contener plasma a 100 millones de grados Celsius durante 20 segundos. Esta temperatura de plasma, increíblemente alta, es aproximadamente siete veces más caliente que el núcleo del Sol. Alcanzar y mantener tales temperaturas de plasma es un requisito crucial para la viabilidad de la fusión nuclear.
KSTAR está a punto de avanzar en su investigación. La instalación ha comenzado nuevos experimentos que contribuirán a una investigación de plasma más avanzada. Según el equipo del Instituto Coreano de Energía de Fusión (KFE), «los experimentos de este año se centrarán en desarrollar escenarios de alto rendimiento para lograr un confinamiento avanzado del plasma bajo condiciones de alta temperatura, alta densidad y alta corriente». Además, se enfocarán en tecnologías para suprimir inestabilidades, allanando el camino para los escenarios de operación de plasma necesarios para los reactores de fusión.
El tungsteno, con un punto de fusión de aproximadamente 3,422°C, tiene la capacidad excepcional de tolerar altas cargas térmicas y resistir el daño por erosión causado por partículas de alta energía. Esta propiedad lo convierte en un material ideal para un divertor, un componente crítico que gestiona y absorbe el calor intenso en los reactores de fusión. Tanto el equipo de KSTAR como los investigadores del ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) desean integrar divertores de tungsteno en sus reactores de fusión.
Sin embargo, el tungsteno presenta un desafío significativo. Aunque es altamente adecuado como material para las paredes del reactor debido a su resistencia al calor, genera impurezas durante las operaciones que pueden afectar negativamente el rendimiento y la estabilidad del plasma. Los nuevos experimentos en KSTAR se centrarán en superar estas impurezas de tungsteno. El equipo del KFE ha señalado que se dirigirán esfuerzos hacia la investigación del control de impurezas de tungsteno, lo cual es crítico para los entornos de los reactores de demostración.
Eliminar las impurezas de tungsteno requerirá múltiples estrategias. Durante los próximos tres meses, hasta febrero de 2025, el equipo de KSTAR llevará a cabo varios experimentos emocionantes para explorar y probar estas posibles soluciones. Por ejemplo, estudiarán la supresión de impurezas de tungsteno mediante técnicas como el enfriamiento radiativo o el confinamiento magnético. También planean probar sistemas avanzados de calentamiento dirigido que crean puntos calientes localizados dentro del plasma, dificultando que las impurezas se asienten y acumulen.
Además de explorar estas estrategias, el equipo de KSTAR también planea realizar 40 experimentos adicionales para abordar otros desafíos asociados con la fusión nuclear. Estos se llevarán a cabo en colaboración con investigadores de Estados Unidos, Francia, China y Japón. Con suerte, estos esfuerzos ayudarán a los científicos a realizar el potencial completo de los divertores de tungsteno y acercarnos a hacer que la energía de fusión limpia esté disponible a gran escala.
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