Confinamiento magnético

El plasma del TJ-II

El plasma del TJ-II (rosa) y una línea del campo magnético confinante (cinta roja), girando alrededor de la bobina del campo helicoidal (amarillo).

Las investigaciones del Laboratorio Nacional de Fusión se centran principalmente en el confinamiento magnético, que es una de las técnicas principales en las que puede basarse un futuro reactor de fusión. El confinamiento magnético se obtiene generando un campo magnético toroidal (en forma de donut) muy intenso mediante bobinas de campo externas que llevan una corriente fuerte.

En este campo magnético, se inyecta gas de Hidrógeno o Deuterio, que se calienta mediante radiación de microondas. Pronto la temperatura del gas se eleva lo suficiente para que se ionice, es decir, para que los núcleos atómicos pierden sus electrones asociados.

El gas ionizado resultante se denomina plasma. Las partículas ionizadas estarán fuertemente afectadas por el campo magnético y tenderán a seguir las líneas de campo. Ya que las líneas de campo están diseñadas para doblar sobre sí mismos dentro de la vasija en forma de donut, las partículas no pueden escapar y son confinadas. Se puede aplicar calentamiento adicional en forma de haces de partículas neutras, para aumentar la densidad y temperatura todavía más.

Existen varios diseños alternativos para la estructura del campo magnético. El tipo más popular se llama tokamak, y en esta configuración una parte del campo magnético confinante está generado por corriente eléctricas que fluyen en el plasma mismo. El tokamak más grande del mundo actualmente operativo es el JET (en Inglaterra), y también el proyecto internacional ITER se basa en este diseño. Otro diseño popular es el stellarator, que es una configuración en el que la mayor parte del campo magnético confinante puede ser generado por las bobinas de campo externos, así proporcionando un mayor control sobre el plasma. El proyecto TJ-II pertenece a esta categoría, así como el proyecto grande de W7-X en Greifswald (Alemania), que ha conseguido sus primeros plasmas el 10 de diciembre 2015 y ha entrado en operación rutinaria en 2016.