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Sol artificial coreano – Reactor de fusión KSTAR – Establece un nuevo récord mundial


KSTAR establece el nuevo récord mundial de funcionamiento de 20 segundos a 100 millones de ° C. Tiene como objetivo operar continuamente a alta temperatura plasma más de 100 millones de grados durante 300 segundos para 2025.

La Investigación Avanzada Tokamak Superconductora de Corea (KSTAR), un dispositivo de fusión superconductor también conocido como el sol artificial coreano, estableció el nuevo récord mundial al mantener el plasma de alta temperatura durante 20 segundos con una temperatura de iones de más de 100 millones de grados.

El 24 de noviembre de 2020, el Centro de Investigación KSTAR del Instituto Coreano de Energía de Fusión (KEF) anunció que en una investigación conjunta con la Universidad Nacional de Seúl (SNU) y Universidad de Colombia de los Estados Unidos, logró la operación continua de plasma durante 20 segundos con una temperatura de iones superior a 100 millones de grados, que es una de las condiciones centrales de la fusión nuclear en la Campaña de Plasma KSTAR 2020.

Es un logro extender el tiempo de operación del plasma de 8 segundos durante la Campaña de Plasma KSTAR 2019 en más de 2 veces. En su experimento de 2018, el KSTAR alcanzó la temperatura de iones de plasma de 100 millones de grados por primera vez (tiempo de retención: aproximadamente 1,5 segundos).

KSTAR

KSTAR. Crédito: Instituto Nacional de Investigación de Fusión (NFRI)

Para recrear las reacciones de fusión que ocurren en el sol en la Tierra, los isótopos de hidrógeno deben colocarse dentro de un dispositivo de fusión como KSTAR para crear un estado de plasma donde los iones y los electrones se separan, y los iones deben calentarse y mantenerse a altas temperaturas.

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Hasta ahora, ha habido otros dispositivos de fusión que han manejado plasma brevemente a temperaturas de 100 millones de grados o más. Ninguno rompió la barrera de mantener la operación durante 10 segundos o más. Es el límite operativo del dispositivo de conducción normal * y fue difícil mantener un estado de plasma estable en el dispositivo de fusión a temperaturas tan altas durante mucho tiempo.

* Límites de un dispositivo de conducción normal: a diferencia del KSTAR, un dispositivo de fusión que cuenta con un imán superconductor, los dispositivos de fusión existentes basados ​​en imanes de conducción normal como el cobre no se pueden operar durante un período de tiempo prolongado porque cuando se ejecuta una alta corriente eléctrica a través del imán para crear un campo magnético lo suficientemente fuerte como para confinar el plasma, el imán se sobrecalienta debido a su resistencia.

KSTAR Tokamak

KSTAR Tokamak. Crédito: Instituto Nacional de Investigación de Fusión (NFRI)

En su experimento de 2020, el KSTAR mejoró el rendimiento del modo de barrera de transporte interno (ITB), uno de los modos de operación de plasma de próxima generación desarrollado el año pasado y logró mantener el estado del plasma durante un largo período de tiempo, superando los límites existentes de la operación de plasma de temperatura ultra alta.

El director Si-Woo Yoon del Centro de Investigación KSTAR en el KFE explicó: “Las tecnologías requeridas para operaciones largas de 100 millones de plasma son la clave para la realización de la energía de fusión y el éxito de KSTAR en mantener el plasma de alta temperatura durante 20 segundos será un punto de inflexión importante en la carrera por asegurar las tecnologías para la operación prolongada de plasma de alto rendimiento, un componente crítico de un reactor de fusión nuclear comercial en el futuro ”.

“El éxito del experimento KSTAR en la operación prolongada a alta temperatura al superar algunos inconvenientes de los modos ITB nos acerca un paso más al desarrollo de tecnologías para la realización de la energía de fusión nuclear”, agregó Yong-Su Na, profesor de la Departamento de Ingeniería Nuclear, SNU, que ha estado realizando conjuntamente la investigación sobre la operación de plasma KSTAR.

El Dr. Young-Seok Park de la Universidad de Columbia, quien contribuyó a la creación del plasma de alta temperatura, dijo: “Nos sentimos honrados de participar en un logro tan importante realizado en KSTAR. La temperatura de iones de 100 millones de grados lograda al permitir un calentamiento eficiente del plasma central durante un período tan largo demostró la capacidad única del dispositivo superconductor KSTAR, y será reconocida como una base convincente para plasmas de fusión de estado estable de alto rendimiento “.

El KSTAR comenzó a operar el dispositivo en agosto pasado y planea continuar su experimento de generación de plasma hasta el 10 de diciembre, realizando un total de 110 experimentos de plasma que incluyen operación de plasma de alto rendimiento y experimentos de mitigación de interrupción del plasma, que son experimentos de investigación conjunta con investigación nacional y extranjera. organizaciones.

Además del éxito en la operación de plasma a alta temperatura, el Centro de Investigación KSTAR lleva a cabo experimentos sobre una variedad de temas, incluidas las investigaciones ITER, diseñadas para resolver problemas complejos en la investigación de la fusión durante el resto del período del experimento.

La KSTAR compartirá los resultados clave de sus experimentos en 2020, incluido este éxito con investigadores de la fusión de todo el mundo en la Conferencia de Energía de Fusión del OIEA que se celebrará en mayo.

El objetivo final del KSTAR es lograr una operación continua de 300 segundos con una temperatura de iones superior a 100 millones de grados para 2025.

El presidente de KFE, Suk Jae Yoo, declaró: “Estoy muy contento de anunciar el nuevo lanzamiento de KFE como una organización de investigación independiente de Corea”, “KFE continuará su tradición de realizar investigaciones desafiantes para lograr el objetivo de la humanidad: la realización de la energía de fusión nuclear ”, continuó.

A partir del 20 de noviembre de 2020, el KFE, anteriormente el Instituto Nacional de Investigación de Fusión, una organización afiliada al Instituto de Ciencias Básicas de Corea, fue relanzado como una organización de investigación independiente.

El Instituto Coreano de Energía de Fusión (KFE) es el único instituto de investigación de Corea especializado en fusión nuclear. Basado en nuestro desarrollo y operación de KSTAR, un dispositivo de investigación de fusión superconductor, el KFE busca lograr resultados de investigación innovadores, desarrollar tecnología central para comercializar la fusión nuclear y capacitar al personal sobresaliente de fusión nuclear. Además, el instituto encabeza un esfuerzo conjunto para abrir la era de la energía de fusión nuclear a mediados del siglo XXI mediante la participación activa en el Proyecto ITER.

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