Tokamak
Un tokamak ( / t oʊ k ə m æ k / ; ruso : токамáк ) es un dispositivo que utiliza un potente campo magnético para confinar el plasma en forma de toro . El tokamak es uno de varios tipos de dispositivos de confinamiento magnético que se están desarrollando para producir energía de fusión termonuclear controlada . A partir de 2021 , es el principal candidato para un reactor de fusión práctico . [1][actualizar]
Los tokamaks fueron conceptualizados inicialmente en la década de 1950 por los físicos soviéticos Igor Tamm y Andrei Sakharov , inspirados en una carta de Oleg Lavrentiev . El primer tokamak en funcionamiento se atribuyó al trabajo de Natan Yavlinsky en el T-1 en 1958. [2] Se ha demostrado que un equilibrio de plasma estable requiere líneas de campo magnético que se enrollen alrededor del toro en una hélice . Dispositivos como el z-pinch y el stellarator habían intentado esto, pero demostraron serias inestabilidades. Fue el desarrollo del concepto ahora conocido como el factor de seguridad (etiquetado qen notación matemática) que guió el desarrollo del tokamak; Al disponer el reactor de modo que este factor crítico q fuera siempre mayor que 1, los tokamaks suprimieron enérgicamente las inestabilidades que plagaban los diseños anteriores.
A mediados de la década de 1960, los diseños de tokamak comenzaron a mostrar un rendimiento muy mejorado. Los resultados iniciales se publicaron en 1965, pero se ignoraron; Lyman Spitzer los descartó después de notar problemas potenciales en su sistema para medir temperaturas. En 1968 se publicó un segundo conjunto de resultados, esta vez afirmando un rendimiento muy superior al de cualquier otra máquina. Cuando estos también fueron recibidos con escepticismo, los soviéticos invitaron a una delegación del Reino Unido a realizar sus propias mediciones. Estos confirmaron los resultados soviéticos, y su publicación de 1969 resultó en una estampida de construcción de tokamak.
A mediados de la década de 1970, se usaban docenas de tokamaks en todo el mundo. A fines de la década de 1970, estas máquinas habían alcanzado todas las condiciones necesarias para una fusión práctica, aunque no al mismo tiempo ni en un solo reactor. Con el objetivo de alcanzar el punto de equilibrio (un factor de ganancia de energía de fusión igual a 1) ahora a la vista, se diseñó una nueva serie de máquinas que funcionarían con un combustible de fusión de deuterio y tritio . Estas máquinas, en particular el Joint European Torus (JET), Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR), tenían el objetivo explícito de alcanzar el punto de equilibrio.
En cambio, estas máquinas demostraron nuevos problemas que limitaron su rendimiento. Resolverlos requeriría una máquina mucho más grande y costosa, más allá de las capacidades de cualquier país. Después de un acuerdo inicial entre Ronald Reagan y Mikhail Gorbachev en noviembre de 1985, surgió el esfuerzo del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) y sigue siendo el principal esfuerzo internacional para desarrollar energía de fusión práctica. Muchos diseños más pequeños y ramificaciones como el tokamak esférico se siguen utilizando para investigar los parámetros de rendimiento y otros problemas. A partir de 2020 [actualizar], JET sigue siendo el poseedor del récord de producción de fusión, alcanzando 16 MW de producción por 24 MW de potencia de calefacción de entrada.
El término fue creado en 1957 por Igor Golovin , [4] [a] el subdirector del Laboratorio de Aparatos de Medición de la Academia de Ciencias, el actual Instituto Kurchatov . Durante un tiempo también se propuso un término similar, tokomag . [6]
