El litio lÃquido puede ser clave para la energÃa de fusión
Nuevos experimentos sugieren que puede ser más fácil utilizar la fusión como fuente de energÃa si se aplica litio lÃquido a las paredes internas del dispositivo que alberga el plasma de fusión.
El plasma, el cuarto estado de la materia, es un gas caliente formado por partÃculas cargadas eléctricamente. Los cientÃficos del Laboratorio de FÃsica del Plasma de Princeton (PPPL) están trabajando en soluciones para aprovechar de manera eficiente el poder de la fusión para ofrecer una alternativa más limpia a los combustibles fósiles, a menudo utilizando dispositivos llamados tokamaks, que confinan el plasma mediante campos magnéticos.
"El propósito de estos dispositivos es confinar la energÃa", explica en un comunicado Dennis Boyle, fÃsico investigador del PPPL. "Si se tuviera un confinamiento energético mucho mejor, se podrÃan hacer las máquinas más pequeñas y menos costosas. Eso harÃa que todo fuera mucho más práctico y rentable, de modo que los gobiernos y la industria quisieran invertir más en ello".
Los nuevos hallazgos, presentados en una reunión de la División de FÃsica del Plasma de la American Physical Society, son parte del Experimento Beta Tokamak de Litio (LTX-beta) del laboratorio. La investigación relacionada también se publica en la revista Nuclear Materials and Energy.
En experimentos recientes, una capa de litio lÃquido agregada al interior de la pared del tokamak ayudó a que el plasma se mantuviera caliente en su borde. Mantener un borde caliente es clave para su enfoque único, que los cientÃficos esperan que algún dÃa contribuya al diseño de una planta de energÃa de fusión. Experimentos anteriores con LTX-beta estudiaron recubrimientos sólidos de litio y descubrieron que podÃan mejorar el plasma. Los investigadores se alegraron de poder obtener resultados similares con litio lÃquido, ya que es más adecuado para su uso en un tokamak a gran escala.
El litio lÃquido podrÃa reducir la necesidad de reparaciones, actuando como un escudo para las paredes internas del dispositivo, ya que están expuestas al calor extremo del plasma.
El litio lÃquido absorbió alrededor del 40% de los iones de hidrógeno que escapaban del plasma, por lo que menos partÃculas de estas se reciclaron de nuevo al plasma como un gas neutro relativamente frÃo. Los cientÃficos se refieren a esto como un ambiente de bajo reciclaje porque muchos de los iones de hidrógeno expulsados del plasma no se reciclan de una manera que enfriarÃa el borde del plasma.
En última instancia, este entorno de bajo reciclaje significó que la temperatura en el borde del plasma estaba más cerca de la temperatura en el centro del plasma. Esa uniformidad de temperatura deberÃa permitir que el plasma confine el calor mejor de lo que probablemente lo habrÃa hecho sin el litio lÃquido, evitando una variedad de inestabilidades.
El litio lÃquido también permitió un aumento en la densidad del plasma cuando se inyectó un haz de partÃculas neutras de alta energÃa para calentar y alimentar el plasma. Con el litio sólido, sólo se demostró un pequeño aumento de densidad. Cuando se utilizó el haz neutro, los iones de hidrógeno añadidos expulsaron los iones de hidrógeno que ya estaban en el plasma en un proceso conocido como intercambio de carga.
Los investigadores creen que la diferencia clave se debe a una pequeña cantidad de litio que se evaporó de las paredes lÃquidas del reactor y entró en el plasma. Esta impureza de litio en el plasma cambió la dinámica del intercambio de carga y permitió que el plasma retuviera los iones de hidrógeno agregados por el haz neutro sin eliminar otros iones de hidrógeno, lo que resultó en un aumento general de la densidad del plasma.
