La fusión inercial de línea magnetizada ( MagLIF ) es un experimento de energía de fusión que se está llevando a cabo en la Instalación de Energía Pulsada Z (máquina Z) en los Laboratorios Nacionales Sandia en los EE. UU. Es un ejemplo del enfoque de fusión magnetoinercial más amplio, que intenta comprimir un plasma precalentado . El objetivo es producir condiciones de fusión sin el nivel de compresión necesario en el enfoque de fusión por confinamiento inercial (ICF), donde las densidades requeridas alcanzan aproximadamente 100 veces la del plomo.
El término MagLIF también puede usarse de manera más amplia para referirse a máquinas que utilizan el mismo principio operativo que el de la máquina Z. Esto incluye el banco de pruebas primario (PTS) en Mianyang, China. [1]
El MagLIF es un método de generación de energía mediante la compresión magnética de un cilindro de combustible de fusión (como el deuterio). Primero, se aplica un campo magnético axial de 10 a 20 teslas al combustible. Luego, un láser de varios kilojulios brilla a través del combustible, precalentándolo a unos pocos millones de grados Celsius y convirtiéndolo en un plasma . Finalmente, un pulso de corriente eléctrica de 100 nanosegundos se impulsa axialmente a través del revestimiento metálico que rodea el combustible. La corriente induce un intenso campo magnético de compresión Z que aplasta el revestimiento y el combustible.
La compresión hace que el combustible trabaje , calentándolo a decenas de millones de grados Celsius. Normalmente, los electrones del plasma tendrían libertad para escapar, y los iones en menor medida, llevándose consigo energía y enfriando el plasma. La compresión también amplifica el campo magnético axial a miles de teslas, proporcionando confinamiento magnético al plasma implosionado y atrapando el combustible y su calor. Idealmente, el plasma alcanza una temperatura y densidad lo suficientemente altas como para sufrir una combustión de fusión , liberando energía. [2]
MagLIF tiene características tanto de fusión por confinamiento inercial (debido al uso de un láser y compresión pulsada) como de fusión por confinamiento magnético (debido al uso de un potente campo magnético para inhibir la conducción térmica y contener el plasma), lo que lo convierte en un ejemplo de fusión magnetoinercial .
En los resultados publicados en 2012, una simulación por computadora utilizando el código LASNEX mostró que una instalación de 70 megaamperios proporcionaría un rendimiento energético de 1.000 veces la energía gastada, y una instalación de 60 megaamperios produciría un rendimiento de 100 veces la energía gastada.
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Actualmente, Sandia National Labs está explorando el potencial de este método para generar energía utilizando la máquina Z. La máquina Z tiene una capacidad de 27 megaamperios y puede ser capaz de producir un poco más que la energía de equilibrio, al tiempo que ayuda a validar las simulaciones por computadora. [3] La máquina Z realizó experimentos MagLIF en noviembre de 2013 con miras a realizar experimentos de equilibrio utilizando combustible D–T en 2018. [4]
Sandia Labs planeó proceder a realizar experimentos de ignición después de establecer lo siguiente: [5]
Tras estos experimentos, en noviembre de 2013 se inició una prueba integrada que arrojó unos 10 10 neutrones de alta energía.
A noviembre de 2013, las instalaciones de los laboratorios Sandia contaban con las siguientes capacidades: [4] [6]
En 2014, la prueba arrojó hasta2 × 10 12 neutrones D–D en las siguientes condiciones: [7]
Se esperaba que los experimentos destinados a alcanzar el punto de equilibrio energético con combustible DT se realizaran en 2018. [8]
Para lograr el punto de equilibrio científico, la instalación está pasando por una actualización de 5 años para:
En 2019, después de encontrar problemas importantes relacionados con la mezcla de láminas implosionantes con combustible y la inestabilidad helicoidal del plasma, [9] las pruebas produjeron hasta 3,2×10 12 neutrones en las siguientes condiciones: [10]
En 2020, "la temperatura iónica promedio de combustión se duplicó a 3,1 keV y el rendimiento primario de neutrones deuterio-deuterio aumentó en más de un orden de magnitud a1,1 × 10 13 (equivalente de deuterio-tritio de 2 kilojulios) mediante un aumento simultáneo del campo magnético aplicado (de 10,4 a 15,9 teslas), la energía de precalentamiento del láser (de 0,46 a 1,2 kilojulios) y el acoplamiento de corriente (de 16 a 20 megaamperios)." [11]
