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Un descubrimiento crucial marca un gran paso adelante en los avances de los reactores de energía de fusión

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Un descubrimiento crucial marca un gran paso adelante en los avances de los reactores de energía de fusión

Un equipo de investigadores ha introducido un método para mitigar el daño causado por electrones desbocados en dispositivos de fusión tokamak. La estrategia aprovecha las ondas de Alfvén para interrumpir el ciclo dañino de los electrones que huyen. Este descubrimiento es prometedor para el avance de la energía de fusión, con posibles implicaciones para el proyecto ITER en curso en Francia.

Los investigadores utilizaron ondas de Alfvén para atenuar los electrones descontrolados en dispositivos de fusión tokamak, lo que ofrece importantes implicaciones para futuros proyectos de energía de fusión, incluido el ITER en Francia.

Científicos dirigidos por Chang Liu del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) han revelado un enfoque prometedor para mitigar el daño causado por los electrones desbocados creados por las interrupciones en los dispositivos de fusión tokamak. La clave de este enfoque fue explotar un tipo único de plasma Ola que lleva el nombre del astrofísico Hannes Alfvén, premio Nobel de 1970.

Se sabe desde hace mucho tiempo que las ondas de Alfvén aflojan el confinamiento de partículas de alta energía en los reactores tokamak, permitiendo que algunas escapen y reduciendo la eficiencia de los dispositivos con forma de rosquilla. Sin embargo, nuevos hallazgos de Chang Liu e investigadores de General Atomics, la Universidad de Columbia y PPPL revelaron resultados beneficiosos en el caso de la fuga de electrones.

Notable proceso circular

Los científicos han descubierto que dicha liberación puede difundir o dispersar electrones de alta energía antes de que se conviertan en avalanchas que dañen los componentes del tokamak. Se determinó que este proceso es notablemente circular: las fugas crean inestabilidades que dan lugar a ondas de Alfvén que impiden que se forme la avalancha.

«Estos hallazgos proporcionan una explicación completa para la observación directa de las ondas de Alfvén en experimentos de perturbación», dijo Liu, investigador del PPPL y autor principal de un artículo que detalla los resultados de Cartas de examen físico. «Los resultados establecen un vínculo claro entre estos modos y la generación de electrones desbocados».

Chang Liu

Chang Liu. Crédito: Elle Starkman

Los investigadores han teorizado sobre la notable circularidad de estas interacciones. Los resultados encajan bien con los experimentos descontrolados en la Instalación Nacional de Fusión DIII-D, un tokamak del DOE que General Atomics opera para la Oficina de Ciencias. Las pruebas de la teoría también dieron positivo en la supercomputadora Summit del Laboratorio Nacional Oak Ridge.

«El trabajo de Chang Liu muestra que el tamaño de la población de electrones que huye puede ser controlado por las inestabilidades causadas por los propios electrones que huyen», dijo Félix Parra Díaz, jefe del departamento de teoría del PPPL. «Su investigación es muy interesante porque podría conducir a diseños de tokamak que mitiguen naturalmente el daño causado por los electrones descontrolados a través de inestabilidades inherentes».

Templarios térmicos

Las interrupciones comienzan con fuertes caídas en las temperaturas de millones de grados necesarias para las reacciones de fusión. Estas gotas, llamadas “extinciones térmicas”, liberan avalanchas de deslizamientos similares a los deslizamientos de tierra provocados por terremotos. «El control de los disturbios plantea un gran desafío para el éxito de los tokamaks», afirmó Liu.

Las reacciones de fusión combinan elementos ligeros en forma de plasma (el estado caliente y cargado de la materia compuesto de electrones libres y núcleos atómicos llamados iones) para liberar la vasta energía que alimenta el sol y las estrellas. Por lo tanto, mitigar el riesgo de interrupciones y fugas de electrones proporcionaría una ventaja única a las instalaciones de tokamak diseñadas para replicar el proceso.

Por lo tanto, mitigar el riesgo de interrupciones y fugas de electrones proporcionaría una ventaja única a las instalaciones de tokamak diseñadas para replicar el proceso.

Reactor de fusión nuclear ITER

La energía de fusión nuclear podría ser una fuente de energía sostenible clave para complementar la energía renovable. El experimento de fusión más grande del mundo, ITER, está en construcción en Francia. Crédito: Organización ITER

El nuevo enfoque podría tener implicaciones para el avance de ITER, el tokamak internacional que se está construyendo en Francia para demostrar la practicidad de la energía de fusión y podría marcar un hito clave en el desarrollo de plantas de energía de fusión.

«Nuestros resultados han allanado el camino para la creación de nuevas estrategias para mitigar los electrones desbocados», dijo Liu. Actualmente se están planificando campañas experimentales en las que los tres centros de investigación pretenden desarrollar aún más los sorprendentes hallazgos.

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El cazador de exoplanetas TESS de la NASA detecta un sistema de 3 estrellas que bate récords

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El cazador de exoplanetas TESS de la NASA detecta un sistema de 3 estrellas que bate récords

Utilizando la nave espacial de caza de exoplanetas de la NASA, el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), los científicos han detectado un sistema estelar triple sin precedentes tan estrechamente relacionado que podría caber cómodamente entre el sol y su planeta más cercano, Mercurio.

El sistema, denominado TIC 290061484, contiene estrellas gemelas que orbitan entre sí una vez cada 1,8 días terrestres, así como una tercera estrella que orbita a este par una vez cada 25 días terrestres. La órbita ultraestrecha de este sistema estelar triple, situado a poco menos de 5.000 años luz de distancia en la constelación del Cisne, el cisne, lo convierte en un récord.

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'Muchas más estructuras antiguas esperan ser descubiertas': se descubre un trozo perdido de fondo marino escondido en el manto de la Tierra frente a la Isla de Pascua

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'Muchas más estructuras antiguas esperan ser descubiertas': se descubre un trozo perdido de fondo marino escondido en el manto de la Tierra frente a la Isla de Pascua

Los científicos han descubierto la «huella fosilizada» de un trozo de fondo marino que se escondía bajo el Océano Pacífico, en el manto de la Tierra.

Un nuevo estudio muestra que esta huella corresponde a una placa de la corteza terrestre que comenzó a hundirse en el manto hace unos 250 millones de años, en los albores de la humanidad. la era de los dinosaurios (Hace 252 millones a 66 millones de años). Esta placa alguna vez fue parte del fondo marino del Pacífico sureste y podría ayudar a explicar una extraña brecha en las secciones más bajas del manto, la capa media de la corteza terrestre que envuelve el núcleo del planeta.

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El Telescopio James Webb considera el 'eslabón perdido' entre los orígenes del universo y las primeras estrellas

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El Telescopio James Webb considera el 'eslabón perdido' entre los orígenes del universo y las primeras estrellas

De hecho, es era Hace mucho tiempo, en una galaxia muy, muy lejana.

El Telescopio Espacial James Webb ha detectado una región particular del espacio que podría ser un «eslabón perdido» de lo que se sabe sobre los primeros días del espacio y sus estrellas de origen.

El descubrimiento «sin precedentes» muestra estrellas en el sistema galáctico GS-NDG-9422 (9422) irradiando una «extraña firma luminosa».

El fenómeno se debe a los gases que eclipsan las estrellas de la galaxia, descubiertos unos mil millones de años después del Big Bang. según la nasa.

«Lo primero que pensé al observar el espectro de la galaxia fue: 'Esto es extraño'», dijo el investigador Alex Cameron sobre el descubrimiento, publicado en «Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.”


El Telescopio Espacial James Webb, en la foto, ha detectado una galaxia con firmas extrañas consistentes con las primeras estrellas. NASA / Drew Navidad

Añadió que el desenlace «nos ayudará a comprender cómo comenzó la historia cósmica».

Cameron y el teórico Harley Katz comenzaron a utilizar modelos informáticos para ver cómo el gas cósmico podría llegar a calentarse más que sus fuentes solares. Su modelado era una viva imagen de lo que vio el telescopio Webb, algo consistente con las llamadas estrellas de Población III que existieron en el universo primitivo.

«Parece que estas estrellas deben ser mucho más calientes y más masivas que lo que vemos en el universo local, lo cual tiene sentido porque el universo primitivo era un entorno muy diferente», dijo Katz.

En comparación, las estrellas calientes más cercanas a la Tierra tienen temperaturas entre 70.000 y 90.000 grados Fahrenheit. En lo profundo del universo, cerca de la galaxia 9422, estas temperaturas superan los 140.000 grados.

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Esto se debe a lo que los expertos consideran «una breve fase de intensa formación estelar» que crea varias estrellas calientes. Esencialmente, las nubes de gas de la galaxia absorben un volumen tan alto de fotones que se sobrecalientan y eclipsan la fuente, de forma muy parecida al asfalto quemado golpeado por el sol.


Los investigadores han determinado que las nubes de gas en la galaxia GS-NDG-9422 rara vez eclipsan a sus estrellas.
Los investigadores han determinado que las nubes de gas en la galaxia GS-NDG-9422 rara vez eclipsan a sus estrellas. NASA, ESA, ASC, Leah Hustak (STScI)

Aunque 9422 no contiene ninguna estrella de Población III, Katz dijo que sus residentes estelares «son diferentes de lo que conocemos» y tienen un propósito más amplio.

«Las estrellas exóticas de esta galaxia podrían servir como guía para comprender cómo evolucionaron las galaxias desde estrellas primordiales hasta los tipos de galaxias que ya conocemos», añadió.

Y gracias al revolucionario telescopio Webb, esto es sólo el comienzo de una mejor comprensión del espacio profundo y sus orígenes.

«Es un momento muy emocionante poder utilizar el telescopio Webb para explorar esta era en un universo que alguna vez fue inaccesible», dijo Cameron. “Estamos sólo en el comienzo de nuevos descubrimientos y comprensiones. »

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