Hay un elemento químico que algunos consideran mejor que el hidrógeno y produce más energía: el litio líquido. Puede ser clave para la energía de fusión. Nuevos experimentos han revelado que puede ser más fácil usar la fusión como fuente de energía si se pone litio líquido a las paredes internas del dispositivo que contiene el plasma de fusión. El plasma, el cuarto estado de la materia, se trata de un gas caliente compuesto por partículas cargadas eléctricamente.
Los científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) trabajan en soluciones para aprovechar de forma eficiente la capacidad de la fusión para ser una alternativa más limpia a los combustibles fósiles. A menudo usan dispositivos llamados tokamaks, que confinan el plasma a base de campos magnéticos.
“El propósito de estos dispositivos es confinar la energía”, expone Dennis Boyle, físico investigador del PPPL en un comunicado. Y agrega: “Si se tuviera un confinamiento energético mucho mejor, se podrían hacer las máquinas más pequeñas y menos costosas. Eso haría que todo fuera mucho más práctico y rentable, de modo que los gobiernos y la industria quisieran invertir más en ello”.
Estos descubrimientos se presentaron en una reunión de la División de Física del Plasma de la American Physical Society y forman parte del Experimento Beta Tokamak de Litio (LTX-beta). Dicha investigación también se publica en la revista Nuclear Materials and Energy.
Los avances del litio líquido podrían dejar al hidrógeno en un segundo plano
En los hallazgos recientes, se ha visto cómo una capa de litio líquido agregada al interior de la pared del tokamak ayudó a que el plasma siguiera caliente en su borde. El mantenimiento de un borde caliente es fundamental para su enfoque único. Los científicos esperan que algún día contribuya al diseño de una planta de energía de fusión.
Este material, que algunos consideran mejor que el hidrógeno, ya ha sido estudiado en otras investigaciones con LTX-beta. Dichos experimentados analizaron recubrimientos sólidos de litio y se destapó que el plasma podía mejorarse. Los investigadores se alegraron de conseguir resultados similares con litio líquido, porque es más adecuado para utilizar en un tokamak a gran escala.
El litio líquido podría disminuir la necesidad de reparaciones, situación que se daría porque actúa como escudo para las paredes internas del dispositivo al estar expuestas al calor del plasma. Este material absorbió alrededor del 40% de los iones de hidrógeno que salían del plasma. Unos datos que arrojan que menos partículas se reciclaron de nuevo al plasma como un gas neutro relativamente frío.
¿Por qué el litio líquido podría ser mejor que el hidrógeno?
Cuando los expertos hablan de ambiente de bajo reciclaje se refieren precisamente a esto porque muchos de los iones de hidrógeno expulsados del plasma no se reciclan. Es por eso que se enfriaría el borde del plasma. En última instancia, este entorno de bajo reciclaje supuso que la temperatura en el borde del plasma está más cerca de la temperatura en el centro del plasma. Esa homogeneidad en la temperatura tendría que dejar que el plasma guarde mejor calor de lo habría hecho en caso de no utilizar el litio líquido. Esta forma de trabajo evita un gran número de inestabilidades.
El litio líquido también hizo posible un incremento en la densidad del plasma cuando fue inyectado un haz de partículas neutras de alta energía para calentar y alimentar el plasma. Por otra parte, el litio sólido solo expuso un pequeño aumento de densidad. Cuando se usó un haz neutro, los iones de hidrógeno agregados expulsaron los iones de hidrógeno que ya se encontraban en el plasma en un proceso apodado intercambio de carga.
Los investigadores consideran que la diferencia clave se debe a que una pequeña cantidad de litio se evaporó de las paredes líquidas del reactor y entró en el plasma. Esta impureza de litio en el plasma transformó la dinámica del intercambio de carga y consintió que el plasma conservara los iones de hidrógeno agregados por el haz neutro sin eliminar otros iones de hidrógeno, resultando en un incremento general de la densidad del plasma.
