Nuevo imán superconductor rompe récords de intensidad de campo magnético

Un gran electroimán superconductor de alta temperatura ha sido llevado hasta una intensidad de campo de 20 tesla, el campo magnético más poderoso campo de este tipo jamás creado en la Tierra.

Esa demostración exitosa -realizada el 5 de septiembre tras tres añpos de trabajo– ayuda a resolver la mayor incertidumbre en la búsqueda para construir la primera planta de energía de fusión del mundo que pueda producir más energía de la que consume, según los líderes del proyecto en el MIT y la empresa emergente Commonwealth Fusion Systems (CFS).

Ese avance allana el camino, dicen, para la tan buscada creación de centrales eléctricas prácticas, económicas y libres de carbono que podrían contribuir de manera importante a limitar los efectos del cambio climático global.

El desarrollo del nuevo imán se considera el mayor obstáculo tecnológico para lograrlo; su exitosa operación abre ahora la puerta a la demostración de la fusión en un laboratorio en la Tierra, lo que se ha llevado a cabo durante décadas con un progreso limitado. Con la tecnología de imanes ahora demostrada con éxito, la colaboración MIT-CFS está en camino de construir el primer dispositivo de fusión del mundo que puede crear y confinar un plasma que produce más energía de la que consume. Ese dispositivo de demostración, llamado SPARC, está previsto que se complete en 2025, según un comunicado del MIT.

La fusión es el proceso que impulsa al sol: la fusión de dos átomos pequeños para formar uno más grande, liberando cantidades prodigiosas de energía. Pero el proceso requiere temperaturas muy superiores a las que podría soportar cualquier material sólido. Para capturar la fuente de energía del sol aquí en la Tierra, lo que se necesita es una forma de capturar y contener algo tan caliente (100.000.000 grados o más) suspendiéndolo de una manera que evite que entre en contacto con algo sólido.

Eso se hace a través de intensos campos magnéticos, que forman una especie de botella invisible para contener la sopa caliente de protones y electrones, llamada plasma. Debido a que las partículas tienen una carga eléctrica, están fuertemente controladas por los campos magnéticos, y la configuración más utilizada para contenerlas es un dispositivo en forma de rosquilla llamado tokamak. La mayoría de estos dispositivos han producido sus campos magnéticos utilizando electroimanes convencionales hechos de cobre, pero la última y más grande versión en construcción en Francia, llamada ITER, utiliza lo que se conoce como superconductores de baja temperatura.

La principal innovación en el diseño de fusión MIT-CFS es el uso de superconductores de alta temperatura, que permiten un campo magnético mucho más fuerte en un espacio más pequeño. Este diseño fue posible gracias a un nuevo tipo de material superconductor que estuvo disponible comercialmente hace unos años.

Hasta ahora, la única forma de lograr los campos magnéticos colosalmente poderosos necesarios para crear una “botella” magnética capaz de contener plasma calentado hasta cientos de millones de grados era hacerlos cada vez más grandes. Pero el nuevo material superconductor de alta temperatura, fabricado en forma de cinta plana con forma de cinta, permite lograr un campo magnético más alto en un dispositivo más pequeño, igualando el rendimiento que se lograría en un aparato 40 veces más grande en volumen utilizando imanes superconductores convencionales de baja temperatura. Ese salto en potencia versus tamaño es el elemento clave en el diseño revolucionario de ARC.

El uso de los nuevos imanes superconductores de alta temperatura hace posible aplicar décadas de conocimiento experimental obtenido de la operación de experimentos de tokamak, incluida la propia serie Alcator del MIT. El nuevo enfoque utiliza un diseño bien conocido, pero reduce todo a aproximadamente la mitad del tamaño lineal y aún logra las mismas condiciones operativas debido al campo magnético más alto.

En esta última prueba, el nuevo imán se encendió gradualmente en una serie de pasos hasta alcanzar el objetivo de un campo magnético de 20 tesla, la fuerza de campo más alta jamás obtenida para un imán de fusión superconductor de alta temperatura. El imán está compuesto por 16 placas apiladas juntas, cada una de las cuales por sí misma sería el imán superconductor de alta temperatura más poderoso del mundo.

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