El reactor experimental de fusión nuclear JT-60SA es una parada imprescindible en el camino hacia ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el descomunal reactor de fusión que está siendo construido por un consorcio internacional liderado por Europa en Cadarache (Francia). Al igual que este último, el dispositivo JT-60SA es un reactor tokamak de fusión mediante confinamiento magnético, aunque no está alojado en Europa; reside en Naka, una pequeña ciudad no muy alejada de Tokio (Japón).
Su construcción comenzó en enero de 2013, pero no lo hizo desde cero; lo hizo tomando como punto de partida el reactor JT-60, su precursor, una máquina que entró en operación en 1985 y que durante más de tres décadas ha alcanzado hitos muy importantes en el ámbito de la energía de fusión. El ensamblaje del JT-60SA finalizó a principios de 2020, y la intención de los científicos involucrados en su puesta a punto era iniciar las pruebas con plasma lo antes posible.
Un apunte importante: en la puesta a punto y la operación del reactor JT-60SA Europa y Japón van de la mano. Es un proyecto conjunto que en última instancia persigue llevar a cabo experimentos con la capacidad de entregar un conocimiento muy valioso para que ITER llegue a buen puerto. Aquí reside, precisamente, la importancia de la máquina de Naka. Y, afortunadamente, hasta ahora esta colaboración está cumpliendo en plazo el itinerario que se ha marcado. El nuevo hito que han alcanzado los técnicos europeos y japoneses lo corrobora.
El primer plasma ya está aquí
Durante los últimos meses el reactor experimental JT-60SA nos ha dado varias alegrías. La más reciente de todas ellas, y probablemente también la más importante, llegó a principios del pasado mes de agosto. Y es que los ingenieros que trabajan en la puesta a punto de esta máquina lograron refrigerar con éxito el motor magnético del reactor. Y no era fácil debido a que las temperaturas que es necesario alcanzar para que los imanes y el solenoide central de los reactores de fusión adquieran la superconductividad son extremadamente bajas.
La primera prueba con plasma en el reactor JT-60SA ha sido un éxito, lo que abre la puerta a la primera fase de experimentación
Si nos ceñimos al reactor JT-60SA la temperatura de trabajo de las bobinas es 5,15 kelvin (-268 ºC); la del solenoide central 17,15 kelvin (-256 ºC); y, por último, la de las 18 bobinas de campo toroidal y las 6 bobinas de estabilización 9,15 kelvin (-264 ºC). El siguiente paso que era necesario dar también era importantísimo porque requería poner en marcha el reactor para llevar a cabo la primera prueba con plasma. Este test crucial ha sido llevado a cabo hace unos pocos días por los ingenieros que operan el reactor, y, afortunadamente, ha sido un éxito. Durante las próximas semanas continuarán estudiando los resultados que han obtenido y harán más pruebas, pero este primer ensayo ha ido como la seda. Sea como sea harán público su análisis final el próximo 1 de diciembre.
Este hito abre de par en par la puerta a la primera fase de experimentación con el reactor JT-60SA, que persigue demostrar que los imanes superconductores que tienen la responsabilidad de confinar el plasma a altísima temperatura se comportan de forma estable cuando se les suministra una corriente muy alta. Durante esta fase los investigadores también llevarán a cabo otras comprobaciones fundamentales, entre las que podemos destacar la monitorización de la forma del plasma y el análisis de las impurezas que se acumulan en el núcleo del reactor.
Muy a grandes rasgos la siguiente fase persigue estudiar el comportamiento del plasma, por lo que será muy importante para determinar si las estrategias de estabilización que serán implementadas en ITER son las adecuadas. Cuando esté completamente operativo el reactor JT-60SA será capaz de sostener un plasma de núcleos de deuterio durante un periodo de 100 s utilizando una corriente máxima de 5,5 MA. ITER será mayor que JT-60SA, lo que en teoría le permitirá reducir la pérdida de energía en el núcleo del reactor y contribuirá a la estabilización del plasma.
La quinta fase de experimentación persigue mitigar los posibles riesgos derivados de la operación de ITER
La tercera fase de experimentación del reactor de fusión de Naka intentará recrear unas condiciones de trabajo lo más similares posible a las de ITER con el propósito de prever con precisión cómo se comportará el plasma en el reactor experimental de Cadarache (Francia). Esta fase es similar a la anterior, pero ahora los investigadores supervisarán parámetros muy concretos que condicionan el comportamiento del plasma, como, por ejemplo, su rotación intrínseca o los efectos que tiene la energía de las partículas sobre la estabilización y el confinamiento del plasma.
La cuarta fase de experimentación del reactor JT-60SA pretende, a grandes rasgos, encontrar los parámetros de operación idóneos para optimizar el comportamiento del plasma en tiempo real, minimizar la pérdida de energía y resolver el transporte de las impurezas con garantías. Por último, la quinta fase persigue mitigar los posibles riesgos derivados de la operación de ITER. Si todo va como prevé EUROfusion las pruebas de baja potencia con hidrógeno y helio en este último reactor experimental comenzarán en 2028, y las de alta potencia en 2032. El reactor JT-60SA será un aliado muy valioso sin el que ITER con toda seguridad lo tendría mucho más difícil.
Imagen de portada: F4E/QST
Más información: Fusion for Energy
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