Recientemente, científicos de la mayor instalación de estellarador del mundo, Wendelstein 7-X (W7-X), lograron un gran avance al generar con éxito iones de helio-3 de alta energía por primera vez.

Los científicos declararon en el comunicado de prensa: "En la mayor instalación de estellarador del mundo, se generaron iones de helio-3 de alta energía utilizando calentamiento por resonancia iónica ciclotrónica por primera vez —un hito en la investigación de fusión".

La avanzada instalación de reactor de fusión W7-X, operada por el Instituto de Física de Plasma Max Planck, resuelve un desafío clave en el uso de la energía de fusión. Las futuras plantas de energía de fusión dependen de controlar efectivamente plasmas supercalientes de millones de grados, que generan partículas "alfa" de alta energía (núcleos de helio-4), cruciales para mantener las temperaturas extremas necesarias para reacciones de fusión sostenidas. Si estas partículas escapan demasiado rápido, el plasma se enfría y la reacción no se puede mantener.

Dado el carácter experimental de W7-X y su diseño reducido en comparación con plantas de fusión maduras, los científicos usan partículas más ligeras y de menor energía para simular condiciones relevantes. Los científicos explicaron que, en la práctica, los iones de helio-3 más ligeros se aceleran a energías adecuadas para este propósito.

El equipo utilizó la tecnología de vanguardia de calentamiento por resonancia iónica ciclotrónica (ICRH) para lograr este objetivo. El comunicado de prensa agregó: "Esto es similar a empujar a un niño en un columpio: para que sea efectivo, cada empuje debe coordinarse precisamente con la frecuencia natural del columpio —en otras palabras, debe generar resonancia".

ICRH utiliza ondas de alta frecuencia de nivel megavatio, inyectando ondas electromagnéticas en un plasma que contiene hidrógeno y helio-4, y sintonizándolas a la frecuencia específica en la que los iones de helio-3 orbitan naturalmente alrededor de las líneas de campo magnético (es decir, su frecuencia de ciclotrón iónica), permitiendo que estas partículas absorban energía de manera efectiva. El comunicado de prensa enfatizó: "Esta es la primera vez que se generan iones de helio-3 de alta energía utilizando calentamiento por resonancia iónica ciclotrónica (ICRH) en un estellarador: un primer mundial en la investigación de fusión".

"El sistema ICRH se está desarrollando y operando en W7-X, con el apoyo del clúster Euregio de tres lados (TEC), en estrecha colaboración con el Laboratorio de Física de Plasma de la Real Academia Militar de Bruselas, el Instituto de Jülich IFN-1 y ITE".

El significado de esta innovación no se limita a la Tierra. Los investigadores descubrieron que el mismo proceso de resonancia que impulsa las partículas de helio-3 en W7-X podría explicar un fenómeno desconcertante en el Sol. El equipo de investigación señaló: "Esta investigación ayuda a desarrollar energía sostenible y proporciona insights inesperados sobre el mecanismo de operación del Sol. El proceso de resonancia que excita partículas de helio-3 en W7-X podría también explicar las nubes ocasionales ricas en helio-3 en su atmósfera".

Teóricamente, las partículas de helio-3 en el Sol pueden ser aceleradas selectivamente por ondas electromagnéticas generadas naturalmente, formando enormes nubes que contienen 10.000 veces más helio-3 de lo habitual.

El comunicado de prensa concluyó: "Estos hallazgos indican que la ciencia de la fusión no solo está moldeando el futuro, sino que también ayuda a desentrañar los misterios del universo que nos rodea".