China da un paso decisivo en su carrera por replicar el Sol en su reactor de fusión nuclear

El reactor experimental de fusión nuclear de China, Tokamak Superconductor Experimental Avanzado (EAST, por sus siglas en inglés), logró un hito en el desarrollo de energías limpias al superar el límite de densidad de plasma, un obstáculo comparable a un cuello de botella energético.

El tokamak EAST confina gases calentados hasta 150 millones de grados Celsius, un estado particular de la materia llamado plasma, mediante campos magnéticos. Cuando el plasma ultra caliente se mantiene estable el tiempo suficiente, sus átomos chocan, se fusionan y liberan energía. Este mecanismo es el mismo que permite que las estrellas brillen y calienten el universo.

Para que la fusión ocurra de manera eficiente, el plasma debe alcanzar una alta densidad. En otras palabras, debe contener muchas partículas en un mismo espacio. Esta densidad resulta de vital importancia porque, si se duplica la cantidad de partículas, la potencia de la fusión puede cuadruplicarse.

Aunque en teoría aumentar la potencia de fusión parece sencillo, en la práctica los reactores tokamak enfrentan límites físicos. Cuando la densidad del plasma sube demasiado, el proceso se vuelve inestable. El confinamiento se rompe porque las partículas chocan contra las paredes del reactor. Los expertos denominaron este fenómeno “límite empírico de densidad de plasma” y han trabajado por años adaptándose a él.

La primera vez que se amplía el límite de densidad

Según la revista Science Advances, el equipo chino responsable del tokamak EAST superó por primera vez ese límite. Para lograrlo aplicaron la teoría de la autoorganización plasma‑pared (PWSO, por sus siglas en inglés), que les permitió extender el límite y operar en lo que llaman un “régimen libre de densidad”.

En términos simples, adoptaron una propuesta experimental desarrollada previamente por científicos franceses para controlar el plasma desde el inicio del experimento. Con este método equilibraron el comportamiento del plasma y de las paredes metálicas del reactor, lo que amplió el límite empírico de densidad.

“Con este enfoque, reducimos de forma significativa las interacciones plasma‑pared, la acumulación de impurezas y las pérdidas de energía, y logramos impulsar el plasma a una densidad suficientemente alta al final del arranque”, explicó la Academia China de Ciencias en un comunicado.

Este avance permitirá mejorar los experimentos en los reactores tokamak actuales en todo el mundo y facilitará el diseño de dispositivos de fusión de nueva generación. El equipo del EAST planea implementar oficialmente este método en un futuro cercano.

Dimensionando los reactores de fusión nuclear

A pesar de estos progresos, los reactores de fusión aún no producen energía por sí mismos ni contienen “soles artificiales”, como a veces se afirma. Incluso los experimentos más avanzados solo han logrado mantener el plasma estable durante minutos. El récord actual lo tiene el tokamak WEST en Francia, con 22 minutos de operación continua.

Aun así, los reactores tokamak representan una de las vías más prometedoras para alcanzar energía limpia mediante fusión nuclear controlada. Sus avances podrían permitir construir reactores capaces de generar megavatios o incluso gigavatios de electricidad para abastecer ciudades enteras.