El imán más potente del mundo formará parte del proyecto de fusión nuclear ITER

Su fuerza magnética podría ser capaz de levantar, según sus creadores, un portaviones de dos metros. ¿Por qué se necesita un imán tan potente?

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Foto: Luca Zanier/ ITER

¿Es posible imitar el proceso que produce energía en el Sol y las estrellas y obtener una fuente energética segura, limpia, y posiblemente ilimitada? Con el fin de dar un ambicioso paso hacia el desarrollo de la tecnología de fusión nuclear, hace algunos años se puso en marcha el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), una colaboración entre 35 países del mundo que está construyendo en Francia reactor tokamak más grande del mundo.

ITER aspira a ser el primer dispositivo de fusión nuclear que produzca más energía de la que se necesita para poner en marcha las reacciones – este es uno de los muchos escollos para el desarrollo de la tecnología de fusión-, además de servir de prototipo para los futuros reactores comerciales.

A pesar de los desafíos inherentes al año de la COVID-19, la construcción del ITER avanza a buen ritmo y desde hace meses comienzan a llegar a Francia, desde los distintos países participantes, componentes únicos que formarán parte de esta colosal pieza de ingeniería. Entre ellos, el solenoide central, que será enviado por la compañía estadounidense General Atomics y será, no solo el imán más potente del ITER, sino de todo el mundo.

¿Por qué se necesita un imán gigante?

El reactor del ITER se basará en el confinamiento magnético, que consiste en crear condiciones de vacío para contener el plasma mediante la generación de un campo magnético con forma de donuts – toroidal-. El tokamak es el diseño más popular de estructura de este campo magnético.

Cuando esté totalmente ensamblado, el solenoide central medirá 18 metros de alto, 4,25 de ancho y pesará mil toneladas. Su fuerza magnética podría ser capaz de levantar, según sus creadores, un portaviones de dos metros, y en su núcleo se alcanzará una fuerza de campo magnético de trece tesla, aproximadamente 280 000 veces más fuerte que el campo magnético terrestre. Además, las estructuras de soporte para el solenoide central deberán soportar fuerzas iguales al doble del empuje del despegue de un transbordador espacial. De esta forma, el solenoide central inducirá una enorme corriente en el plasma y ayudará a controlar la reacción de fusión nuclear.

A principios de este año, General Atomics completó las pruebas finales del primer módulo del solenoide central y la semana pasada se cargó en un camión de transporte pesado especial para su envío a Houston, donde se colocará en un barco oceánico para su envío al sur de Francia.

El solenoide central en contexto

La creación de campos magnéticos en un tokamak requiere tres matrices diferentes de imanes. Las bobinas externas alrededor del anillo del tokamak producen el campo magnético toroidal, que confina el plasma dentro del recipiente. Las bobinas poloidales, un conjunto de anillos apilados que orbitan el tokamak en paralelo a su circunferencia, controlan la posición y la forma del plasma.

En el centro del tokamak, el solenoide central usa un pulso de energía para generar una poderosa corriente toroidal en el plasma que fluye alrededor del toro. El movimiento de iones con esta corriente crea a su vez un segundo campo magnético poloidal que mejora el confinamiento del plasma, además de generar calor para la fusión. A quince millones de amperios, la corriente de plasma del ITER será mucho más potente que cualquier otra posible en los tokamaks actuales. El material superconductor utilizado en los imanes del ITER se ha producido en nueve fábricas de seis países. Los 43 kilómetros de superconductor de niobio y estaño para el solenoide central han sido fabricados en Japón. Juntos, los imanes de ITER crean una jaula invisible para el plasma que se ajusta con precisión a las paredes metálicas del tokamak.

El proyecto ITER es la colaboración científica más compleja de la historia", dice el Dr. Bernard Bigot, Director General de la Organización ITER. "Compañías líderes como General Atomics están fabricando componentes de primera clase en tres continentes durante un período de casi diez años. Cada componente representa un equipo de ingeniería de primer nivel. Sin esta participación global, ITER no hubiera sido sido posible, pero como un esfuerzo combinado, cada equipo aprovecha su inversión con lo que aprende de los demás".

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