Tokamak significa cámara toroidal con bobinas magnéticas. Esta es una instalación en forma de toro diseñada para confinar un plasma para lograr las condiciones que son necesarias para el flujo de fusión termonuclear controlada. La idea misma de un tokamak pertenece a los físicos soviéticos. La propuesta de utilizar la fusión termonuclear controlada para fines industriales, así como un esquema específico que usa aislamiento térmico de plasma de alta temperatura por un campo eléctrico, fueron formuladas por primera vez por el físico O. A. Lavrentiev en su trabajo escrito en el centro de 1950. Desafortunadamente, este trabajo fue "olvidado" antes de los 1970. El mismo término tokamak fue acuñado por I. N. Golovin, un estudiante del académico Kurchatov. Es el reactor de tokamak que se está creando actualmente en el marco del proyecto científico internacional ITER.
Mientras que el trabajo en la creación del reactor de fusión ITER en Francia avanza lentamente, los ingenieros estadounidenses del Instituto de Tecnología de Massachusetts han propuesto un nuevo diseño de un reactor de fusión compacto. Dijeron que tales reactores podrían ponerse en operación comercial en tan solo 10 años. Al mismo tiempo, la ingeniería de energía termonuclear, con sus enormes poderes generados y su combustible de hidrógeno inagotable, durante décadas ha permanecido como un sueño y una serie de experimentos de laboratorio caros y experimentos. A lo largo de los años, los físicos incluso hicieron una broma: "La aplicación práctica de la fusión termonuclear comenzará en los años 30, y este período nunca cambiará". A pesar de esto, el Instituto de Tecnología de Massachusetts cree que el tan esperado avance en el sector energético se producirá en tan solo 10 años.
La confianza de los ingenieros de MIT se basa en el uso de nuevos materiales superconductores para crear un imán, que promete ser mucho más pequeño y poderoso que los imanes superconductores disponibles. Según el profesor Dennis White, director del Centro de Síntesis Termonuclear y de Plasma del MIT, el uso de nuevos materiales superconductores disponibles comercialmente a base de bario y óxido de cobre (REBCO) de tierras raras permitirá a los científicos desarrollar imanes compactos y muy potentes. Según los científicos, esto permitirá alcanzar una mayor potencia y densidad del campo magnético, lo cual es especialmente importante para el confinamiento de plasma. Gracias a los nuevos materiales superconductores, el reactor, según investigadores estadounidenses, podrá realizar mucho más compacto que los proyectos existentes en este momento, en particular, el ya mencionado ITER. De acuerdo con cálculos preliminares, con la potencia igual a ITER, el nuevo reactor termonuclear tendrá el doble de diámetro. Por ello, su construcción será más barata y fácil.
Otra característica clave en el nuevo proyecto de reactor termonuclear es el uso de mantas líquidas, que deberían reemplazar el estado sólido tradicional, que es el principal "consumible" en todos los tokamaks modernos, ya que asumen el flujo de neutrones principales y lo transforman en energía térmica. Se informa que el líquido es mucho más fácil de reemplazar que los casetes de berilio en los depósitos de cobre, que son bastante masivos y pesan aproximadamente 5 toneladas. Son casetes de berilio que se utilizarán en la construcción del reactor termonuclear experimental internacional ITER. Brandon Sorbom, uno de los principales investigadores del MIT que está trabajando en el proyecto, habla de la alta eficiencia del nuevo reactor en el área de 3 a 1. Al mismo tiempo, con sus propias palabras, se puede optimizar el diseño del rector en el futuro, lo que puede permitir alcanzar la proporción de energía generada a la energía gastada en el nivel de 6 a 1.
Los materiales superconductores basados en REBCO proporcionarán un campo magnético más potente que facilitará el manejo del plasma: cuanto más fuerte sea el campo, menor será el volumen de la zona activa y el plasma. El resultado será que un pequeño reactor termonuclear puede producir la misma cantidad de energía que uno grande y moderno. En este caso, una instalación compacta será más fácil de construir y luego operar.
Debe entenderse que la eficiencia de un reactor termonuclear depende directamente de la potencia de los imanes superconductores. Se pueden usar nuevos imanes en el diseño existente de los tokamaks, que tienen una zona activa en forma de "dona". Además, una serie de otras innovaciones son posibles. Vale la pena señalar que el gran tokamak experimental ITER que cuesta alrededor de 40 mil millones de dólares, que se está construyendo hoy en Francia, no tuvo en cuenta el progreso en el campo de los superconductores, de lo contrario este reactor podría ser el doble, costaría a los creadores mucho más barato y se construiría más rápido. Sin embargo, existe la posibilidad de instalar nuevos imanes en ITER y esto podrá aumentar significativamente su poder en el futuro.
La fuerza del campo magnético juega un papel clave en la fusión termonuclear controlada. La duplicación de esta fuerza aumenta inmediatamente la potencia de la reacción de fusión en un factor de 16. Desafortunadamente, los nuevos superconductores REBCO no pueden duplicar la fuerza del campo magnético, pero aún pueden aumentar la potencia de la reacción de fusión 10 veces, lo que también representa un excelente resultado. Según el profesor Dennis White, un reactor termonuclear, que podrá suministrar energía eléctrica a miles de personas de 100, se puede construir por aproximadamente 5 años. Es difícil creer en eso ahora, pero un avance de época en el sector energético, que puede detener el proceso de calentamiento global, puede ocurrir de manera relativamente rápida, casi hoy en día. Al mismo tiempo, MIT está seguro de que esta vez 10 no es una broma, sino una fecha real para la aparición de los primeros tokamak viables.
Fuentes de información:
http://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/termoyadernyj_sintez_vsego_cherez_10_let
http://www.3dnews.ru/918575
http://seo-top-news.com.ua/injenery-mit-obeshchajut-sozdat-kompaktnyj-termojadernyj-reaktor-za-10-let