Un equipo de investigación de la Universidad de Texas en Austin, el Laboratorio Nacional de Los Álamos y Commonwealth Fusion Systems descubrió un método más rápido y preciso para reparar defectos en campos magnéticos en reacciones de fusión, resolviendo el rompecabezas de localizar fugas de partículas en "estrellas" toroidales. Los investigadores afirmaron que este avance representa un cambio de paradigma en el diseño de reactores de fusión, prometiendo acelerar el desarrollo de stellarators en 10 veces. El artículo relacionado se publicó recientemente en la revista "Physical Review Letters".

El concepto de stellarator se propuso en la década de 1950 y es un reactor de fusión de diseño toroidal. Se basa en bobinas externas precisas para controlar los campos magnéticos generados internamente, logrando el confinamiento de plasma y partículas de alta energía. Este sistema de confinamiento a menudo se describe como una "botella magnética".

Uno de los mayores desafíos en el desarrollo de la energía de fusión es cómo confinar partículas de alta energía dentro del reactor de fusión. Cuando las partículas α de alta energía se filtran del reactor, el plasma no puede alcanzar la alta temperatura y densidad necesarias para sostener la reacción de fusión.

Sin embargo, estos campos magnéticos a menudo tienen "grietas" invisibles a simple vista, de las que las partículas α escapan. Usar métodos tradicionales basados en las leyes de Newton para identificar la ubicación de estas grietas en la botella magnética requiere un enorme poder computacional y es lento. Además, para diseñar stellarators, los ingenieros deben simular y probar cientos de variantes de bobinas magnéticas, haciendo el proceso de diseño extremadamente tedioso.

Para ahorrar tiempo y dinero, científicos e ingenieros suelen usar un método más simple para determinar ubicaciones aproximadas de grietas: la teoría de perturbaciones. Pero este método tiene baja precisión, lo que ralentiza el proceso de desarrollo de stellarators. El nuevo método propuesto por el equipo de investigación se basa en teoría de simetría, proporcionando una perspectiva completamente nueva para entender el sistema.

Usando el nuevo método, el equipo puede mapear con mayor precisión los puntos potenciales de fuga de partículas, proporcionando una herramienta poderosa para mejorar la seguridad y eficiencia del reactor. El equipo indicó que, aunque el diseño de fusión magnética aún enfrenta otros desafíos importantes, este avance resuelve el mayor rompecabezas que ha existido desde que se propuso el stellarator hace más de 70 años.

Vale la pena mencionar que este nuevo método también ayuda a resolver un problema similar pero diferente en otro diseño popular de reactor de fusión de confinamiento magnético: el tokamak. En el diseño tokamak, hay un problema de electrones descontrolados que pueden perforar agujeros en las paredes circundantes. Este nuevo método puede ayudar a identificar grietas en los campos magnéticos donde estos electrones podrían filtrarse.