Foro de Iniciativa Atea

Hypatia escribió:A mí dadme una higuera y un burro y poco más.

Sunami escribió:Muy Interesante. (:

Eso sí, ya están tardando las críticas por riesgos apocalípticos del proyecto.

Hypatia escribió:Gracias pero no, gracias. A mí dadme una higuera y un burro y poco más. De todos modos, con más o con menos baratijas, no podemos salirnos del cuerpo. La tragedia humana es un monólogo que se representa en un escenario vacío, y no requiere toda esa tramoya.

Pastranec escribió:¿Pero es que nadie sigue la serie «El barco»?

Artículo publicado por Daniel Cleryon el 27 de febrero de 2012 en Science News http://www.cienciakanija.com/2012/02/29 ... nductores/

Parece que se ha resuelto un obstáculo potencial que amenazaba con retrasar la construcción del enorme reactor de fusión ITER – un proyecto internacional con sede en Cadarache, Francia. Las pruebas del año pasado, sobre muestras de cable superconductor en los imanes de la instalación, indicaban que el cable duraría apenas una décima parte del tiempo requerido. Esto desató una carrera por descubrir el problema e identificar una nueva configuración del cableado que funcionase. Recientes pruebas en una instalación de campos magnéticos de alta potencia en Suiza demostraron que los ingenieros habían tenido éxito. “Ésto demuestra claramente que hay una solución que funciona”, dice Neil Mitchell, director de la división de imanes del ITER.

Mantener en su sitio el plasma de 150 millones de grados Celsius en el corazón de la máquina requiere de enormes y potentes electroimanes hechos de cables superconductores. Los cables que fallaron el año pasado estaban fabricados con niobio-estaño y estaban destinados al solenoide central – una espiral en el mismo centro de la máquina que actúa para crear una corriente de plasma alrededor del reactor en forma de rosquilla. El solenoide requerirá casi 36 kilómetros de cable superconductor y, una vez completo, pesará casi 1000 toneladas.


Modelo de reactor de fusión by Moe_


Las muestras del superconductor se están poniendo a prueba en la instalación SULTAN en el Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza. La instalación somete a las muestras a pulsos de una alta corriente y campo electromagnético, simulando los ciclos por los que pasará en el reactor final. Las muestras del año pasado, fabricadas en Japón, empezaron a degradarse tras apenas 6000 ciclos, mientras que la especificación requiere que duren 60 000 ciclos.

Los conductores se construyen a partir de hebras individuales de menos de un milímetro de grosor. Tres de tales hebras se unen para formar un “triplete” y 288 tripletes agrupados en una camisa metálica forman un conductor. Los investigadores que estudiaban los conductores fallidos se dieron cuenta de que parte del problema residía en el hecho de que, en las muestras japonesas, cada triplete estaba formado por un par de hebras de niobio-estaño y una de cobre. Ésto es una protección ante daños en el superconductor provocados por la “mitigación” (quenching), cuando el material niobio-estaño pierde repentinamente su capacidad superconductora. Incluir hebras de cobre implica que, si hay una mitigación, la mayor parte de la corriente en el superconductor tiene algún lugar por el que circular y no causa daños. Pero la configuración japonesa de una hebra de cobre con dos de niobio-estaño implica que, en funcionamiento normal, sólo dos hebras de cada triplete transportan la corriente. Estas dos deben soportar las enormes fuerzas magnéticas que experimenta el conductor.

Una mejor solución serían tres hebras hechas de una combinación de cobre y niobio-estaño, de forma que las tres compartan la carga de las fuerzas magnéticas. “Buscamos por todo el mundo cuál sería el mejor conductor. Lo construimos y funciona”, dice Mitchell. Los investigadores del ITER crearon unas nuevas muestras del superconductor usando una combinación de hebras creadas por la compañía británica Oxford Instruments y otros componentes de distintas partes de Europa. En las pruebas realizadas en SULTAN han superado 10 000 ciclos con un nivel de degradación que está mucho más cerca de la especificación original.

La combinación de hebras es de producción más cara y los funcionarios del ITER están ahora en charlas con Japón, que es responsable de crear el solenoide central superconductor, para que puedan replicarlas por sí mismos. Aunque esto ha retrasado el inicio de la fabricación del conductor, Mitchell dice que no debería ser un problema debido a otros retrasos – incluyendo el terremoto y maremoto de Japón del año pasado – que ya han forzado a los directores del ITER a posponer el la fecha de inicio del reactor en un año, a finales de 2020.

Es asombroso el hecho de que nuestro Sol no es más que una estrella entre 100,000 millones de estrellas más en esta galaxia (y hay tantas galaxias más en el Universo conocido), pero todas esas estrellas que vemos en el firmamento por las noches, surgieron de procesos naturales del resto de otras estrellas.

Sin embargo, acá en la Tierra estamos al borde de crear una estrella, literalmente, en todo el sentido de la palabra.

Para lograrlo, necesitamos un láser ultra-potente, y lo acabamos de probar en el National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Lab en California, EEUU.

Este láser, no es un láser ordinario, pues aunque inicia su vida como un solo láser de apenas una mil-millonésima parte de un joule de potencia energética, termina al final como un láser de 2,030,000 joules (2.02 mega-joules), haciendo de este láser el más potente jamás creado por la humanidad.

Esto se logró tomando el láser original, dividiéndolo en 48 láser más, amplificando cada uno de ellos con 7,680 lámparas Xenon, re-diviendo esos láser en 192 lásers más, re-amplificando, y después combinando todo en un nuevo mega-laser unificado con esa alucinante potencia.

Pero, ¿qué tan potente es esto? Pues tan potente que cuando lo probemos sobre un particular objetivo más tarde este año (específicamente, sobre, hidrógeno congelado), se espera que se genere una estrella, así como nuestro Sol, pero a una escala microscópica.

Y eso, si se logra, será un gran hito.

No será un gran hito solo porque acá en la Tierra demostramos el poder dominar los mismos procesos que dieron nacimiento a estrellas como el Sol, sino que también porque se espera que esa estrella brille con un nivel energético superior a la energía que se necesitó para abastecer al rayo láser.

En otras palabras, fusión nuclear, un sueño de la humanidad por varias décadas, que promete la creación de mayor energía que la necesaria para minarla.

De lograrse este objetivo, eso significaría literalmente el fin de nuestros problemas energéticos, terminando nuestra dependencia del petroleo y otras formas de energías orgánicas para siempre...

Nota: Ojo, con esto no estamos diciendo que se ha creado energía de la nada, violando las leyes de la termodinámica. Piensen de esto como una técnica que puede liberar la asombrosa energía ya almacenada naturalmente en los átomos, con un proceso controlado que requiere mucha energía de entrada (pero con la promesa de que la energía liberada es mayor que la utilizada para liberarla).

En la carrera por hacer realidad la energía de fusión, un pequeño laboratorio puede estar poniendo en aprietos a los chicos mayores. Los esfuerzos a nivel mundial por aprovechar la fusión – la fuente de energía del Sol y las estrellas – como fuente de energía en la Tierra, actualmente se centran en dos instalaciones con costes multimillonarios: el reactor de fusión ITER en Francia, y la Instalación Nacional de Ignición (National Ignition Facility – NIF) en California. Pero existen otras aproximaciones más baratas – y una de ellas puede tener una posibilidad de alcanzar el “punto de inflexión”, un hito clave en el que un proceso produce más energía de la necesaria para disparar la reacción de fusión. Los investigadores del Laboratorio Nacional Sandia en Albuquerque, Nuevo México, anunciarán en un artículo aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters(PRL) que su proceso, conocido como fusión inercial de funda magnetizada (MagLIF) propuesto por primera vez hace 2 años, ha superado la primera de las tres pruebas, colocándolo en el camino de lograr el codiciado “punto de inflexión”. Las pruebas del resto de componentes del proceso continuarán el próximo año, y el equipo espera abordar su primer intento de fusión a finales de 2013.



Los reactores de fusión calientan y comprimen el plasma – un gas ionizado – compuesto de tritio y deuterio, isótopos del hidrógeno, compactando los mismos hasta que sus núcleos superan la repulsión mutua y se fusionan. A partir de esta olla a presión surgen núcleos de helio, neutrones y una gran cantidad de energía. La temperatura requerida para la fusión es de más de 100 millones de grados C — por lo que tienes que usar una gran cantidad de energía antes de empezar a obtener alguna. ITER y NIF están planificando cómo atacar este problema de distintas formas. El ITER, que tiene planificada su puesta en marcha para 2019 o 2020 intentará la fusión conteniendo un plasma con enormes campos magnéticos y calentándolo con haces de partículas y ondas de radio. NIF, por su parte, toma una minúscula cápsula llena de combustible de hidrógeno y la aplasta con un potente pulso láser. NIF ha estado funcionando durante unos pocos años, pero aún tiene que superar el punto de inflexión.

La técnica MagLIF de Sandia es similar a la del NIF ya que aplasta rápidamente su combustible – un proceso conocido como fusión por confinamiento inercial. Pero para lograrlo, MagLIF usa un pulso magnético en lugar de láseres. La diana en MagLIF es un diminuto cilindro de unos 7 milímetros de diámetro; está hecho de berilio y lleno de deuterio y tritio. El cilindro, conocido como funda, está conectado al enorme generador de pulsos electros de Sandia (conocido como máquina Z), que puede proporcionar 26 millones de amperios en un pulso de un milisegundo de duración o menos. Tal corriente pasando a través de las paredes del cilindro crea un campo magnético que ejerce una fuerza hacia el interior de las paredes de la funda, destrozándolo instantáneamente – y comprimiendo y calentando el combustible de fusión.

Los investigadores conocen desde hace algún tiempo esta técnica de aplastar una funda para calentar el combustible de fusión. Pero la propia configuración de la máquina MagLIF-Z no produjo suficiente calor; se necesitó algo de calor extra para hacer que el proceso fuese capaz de alcanzar el punto de inflexión. El investigador de Sandia Steve Slutz dirigió un equipo que investigó varias mejoras mediante simulaciones por ordenador del proceso. En un artículo publicado en Physics of Plasmas en 2010, el equipo predijo que podría alcanzarse el punto de inflexión con tres mejoras.

Primero, tenían que aplicar el pulso de corriente mucho más rápidamente, en apenas 100 nanosegundos, para aumentar la velocidad de implosión. También precalentaron el combustible de hidrógeno dentro de la funda con un pulso láser antes de que la máquina Z entrase en acción. Y finalmente colocaron dos bobinas eléctricas alrededor de la funda, una en cada extremo. Estas bobinas producen un campo magnético que une ambas, envolviendo la funda en un aislamiento magnético. Este aislamiento evita que las partículas cargadas, como los electrones y los núcleos de helio, escapen y enfríen el plasma – por lo que la temperatura se mantiene caliente.

El físico de plasma de Sandia Ryan McBride lidera un proyecto para ver si las simulaciones son correctas. El primer elemento en la lista es poner a prueba la rápida compresión de la funda. Un parámetro crítico es el espesor de la pared de la misma: Cuanto más fina sea, más rápidamente se acelerará mediante el pulso magnético. Pero el material de la pared también empieza a evaporarse durante el pulso, y si se rompe demasiado pronto, destruirá la compresión. Por otra parte, si la pared es demasiado gruesa no alcanzará una velocidad lo bastante alta. “Hay un punto dulce en el medio donde permanece intacta y puedes seguir logrando una velocidad de implosión bastante buena”, dice McBride.

Para poner a prueba el punto dulce predicho, McBride y su equipo configuraron un elaborado sistema de imagen que implicaba el hacer impactar un láser de alta potencia sobre una muestra de manganeso (en realidad un prototipo del NIF trasladado a Sandia) para producir rayos X. Haciendo incidir los rayos X a través de la funda en varias etapas de la implosión, los investigadores pudieron fotografiar qué sucedía. Encontraron que en el espesor del punto dulce, la funda mantenía su forma a lo largo de la implosión. “Funcionó como se predijo”, dice McBride. El equipo tiene previsto poner a prueba ahora otras dos mejoras – el precalentamiento del láser y el aislamiento magnético —el año que viene, y luego unirlo todo para hacer un intento de alcanzar el punto de inflexión antes de finales de 2013.

A principios de este año, Slutz y su equipo publicaron otras simulaciones en PRL que demostraron que si se construía un generador de pulsos más potente que produjese corrientes más altas – por ejemplo, 60 millones de amperios – el sistema podría lograr no solo el punto de inflexión, sino una alta ganancia. En otras palabras, MagLIF podría producir el tipo de energía necesaria para una planta de energía comercial de fusión.

“Estoy entusiasmado con el descubrimiento de Sandia de que la fusión de diana magnetizada… sea un camino para una ganancia significativa en la máquina Z. Estamos de acuerdo y esperamos que sus experimentos tengan una oportunidad de intentarlo”, dice Glen Wurden, director del equipo de plasma magnetizado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México.

edschurzbok escribió: Colaboraría para tener mayor éxito si pudiera desarrollarse una teoría eficaz de control del plasma.