El efecto de la presión del plasma en turbulencia en stellarators

El contenido de este artículo se basa en mi Trabajo de Fin de Máster (Máster interuniversitario en Física nuclear), que ha sido tutorizado por Dr. José Manuel García-Regaña y Prof. Iván Calvo Rubio, miembros del Laboratorio Nacional de Fusión en CIEMAT (Madrid, España), y a quienes agradezco profundamente su guía y ayuda.

Una de las propuestas más prometedoras para conseguir un reactor de fusión nuclear son los stellarators. Estos dispositivos toroidales aprovechan que el material de fusión, el plasma, se compone de partículas cargadas para conseguir su confinamiento a través de la aplicación de campos magnéticos externos. Muchas investigaciones a lo largo de los años se han focalizado en reducir las pérdidas por desconfinamiento en este tipo de plasmas dentro del régimen neoclásico (pérdidas por derivas y colisiones entre partículas). Una vez se consiguió este objetivo a través de la optimización de la configuración magnética, las debidas a las fluctuaciones de los campos electromagnéticos, pérdidas turbulentas, se han vuelto dominantes.

El estudio del transporte turbulento es, entonces, de importancia capital para comprender físicamente cómo se comporta el plasma y poder confinarlo correctamente, y por tanto el próximo gran paso en el camino hacia el futuro reactor de fusión nuclear.

La teoría girocinética proporciona un marco muy apropiado para este objetivo. Así, en esta investigación se han analizado dos configuraciones magnéticas, la high mirror (KJM) del stellarator W7-X, en operación en el Max Planck Institute for Plasma Physics (Alemania), y CIEMAT-QI, configuración diseñada en Laboratorio Nacional de Fusión (CIEMAT, España), mediante simulaciones con el código Stella en los regímenes lineal y no lineal. Estudiando la estabilidad del plasma según las tendencias de su presión normalizada, y del gradiente de densidad, se han llegado a conclusiones aparentemente contradictorias entre sí, según el régimen considerado, respecto a cuál configuración es más estable.

Este tipo de resultados fortalecen la conveniencia y suma importancia de seguir ahondado en el conocimiento del comportamiento del plasma y el transporte turbulento, temas actualmente de máxima relevancia en fusión nuclear.

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