Un dipolo levitado es un tipo de diseño de reactor de fusión nuclear que utiliza un toro superconductor que levita magnéticamente dentro de la cámara del reactor. El nombre se refiere al dipolo magnético que se forma dentro de la cámara de reacción, similar a las magnetosferas de la Tierra o Júpiter . Se cree que un aparato de este tipo podría contener plasma de forma más eficaz que otros diseños de reactores de fusión. [1] El concepto del dipolo levitado como reactor de fusión fue teorizado por primera vez por Akira Hasegawa en 1987. [2]
Concepto
El campo magnético de la Tierra se genera por la circulación de cargas en el núcleo fundido de la Tierra. El campo de dipolo magnético resultante forma una forma con líneas de campo magnético que pasan a través del centro de la Tierra, alcanzan la superficie cerca de los polos y se extienden hacia el espacio por encima del ecuador. Las partículas cargadas que ingresan al campo tenderán a seguir las líneas de fuerza, moviéndose hacia el norte o el sur. A medida que alcanzan las regiones polares, las líneas magnéticas comienzan a agruparse, y este campo creciente puede hacer que las partículas por debajo de un cierto umbral de energía se reflejen y comiencen a viajar en la dirección opuesta. Estas partículas rebotan de un lado a otro entre los polos hasta que chocan con otras partículas. Las partículas con mayor energía continúan hacia la Tierra, impactando la atmósfera y provocando la aurora .
Este concepto básico se utiliza en el enfoque del espejo magnético para la energía de fusión. El espejo usa un solenoide para confinar el plasma en el centro de un cilindro, y luego dos imanes en cada extremo para forzar las líneas magnéticas más juntas para crear áreas reflectantes. Uno de los primeros enfoques de fusión más prometedores, el espejo finalmente demostró tener muchas "fugas", y el combustible se negó a reflejarse correctamente desde los extremos a medida que aumentaban la densidad y la energía. De manera molesta, fueron las partículas con más energía, las más propensas a someterse a fusión, las que escaparon preferentemente. La investigación sobre las máquinas de espejos grandes terminó en la década de 1980 cuando quedó claro que no alcanzarían el punto de equilibrio de fusión en un dispositivo de tamaño práctico.
El dipolo levitado puede considerarse, de alguna manera, como un espejo toroidal, mucho más similar al campo de la Tierra que al sistema lineal en un espejo tradicional. En este caso, el área de confinamiento no es el área lineal entre los espejos, sino el área toroidal alrededor del exterior del imán central, similar al área alrededor del ecuador de la Tierra. Las partículas en esta área que se mueven hacia arriba o hacia abajo ven una densidad magnética creciente y tienden a moverse nuevamente hacia el área del ecuador. Esto le da al sistema cierto nivel de estabilidad natural. Las partículas con mayor energía, las que escaparían de un espejo tradicional, en cambio siguen las líneas de campo a través del centro hueco del imán, recirculando nuevamente hacia el área ecuatorial.
Esto hace que el dipolo levitado sea único en comparación con otras máquinas de confinamiento magnético . En esos experimentos, pequeñas fluctuaciones pueden causar una pérdida de energía significativa. Por el contrario, en un campo magnético dipolar, las fluctuaciones tienden a comprimir el plasma, sin pérdida de energía. Este efecto de compresión fue notado por primera vez por Akira Hasegawa (de la ecuación Hasegawa-Mima ) después de participar en el encuentro de la Voyager 2 con Urano. [2]
Ejemplos de
El concepto del dipolo levitado se realizó por primera vez cuando Jay Kesner del MIT y Michael Mauel de la Universidad de Columbia hicieron una propuesta conjunta para probar el concepto en 1997. [3] Esto llevó al desarrollo de dos experimentos: el Experimento del dipolo levitado (LDX) en el MIT y el Experimento Collisionless Terrella (CTX) en la Universidad de Columbia. [4]
Ver también
Referencias
- ^ "MIT prueba un enfoque único para la energía de fusión" . MIT News, David Chandler, MIT News Office, 19 de marzo de 2008. Consultado en marzo de 2008
- ^ a b Hasegawa, Akira (1987). "Un reactor de fusión de campo dipolo" . Comentarios sobre Física del Plasma y Fusión Controlada . 11 (3): 147-151. ISSN 0374-2806 .
- ^ Kesner, J; Mauel, M (1997). "Confinamiento de plasma en un dipolo magnético levitado" (PDF) . Informes de física del plasma . 23 .
- ^ "CTX" . sites.apam.columbia.edu . Consultado el 22 de junio de 2020 .