Natan Aronovich Yavlinsky ( ruso : Натан Аронович Явлинский ; 13 de febrero de 1912 - 28 de julio de 1962) fue un físico ruso en la ex Unión Soviética que inventó y desarrolló el primer tokamak en funcionamiento . [1] [2] [3]
Yavlinsky nació en una familia de médicos el 13 de febrero de 1912 en Járkov (entonces Járkov), Imperio ruso . [1] [4] Grigory Yavlinsky , economista y político, está relacionado con él. [5] Estudió en la escuela técnica profesional (PTU) en 1931 y terminó la carrera de ingeniería en 1936 en el Instituto Politécnico de Járkov (entonces Instituto Politécnico VI Lenin de Járkov). Como estudiante, trabajó en la Planta Electromecánica de Járkov. Se convirtió en miembro del Partido Comunista de la Unión Soviética (entonces Partido Comunista de toda la Unión) en 1932, pero fue expulsado del partido en 1937. Su exclusión del partido también le costó su trabajo en el Instituto de Ingeniería Eléctrica de Moscú (fundado como Instituto de Ingeniería Eléctrica por Correspondencia). Aunque se sabe poco sobre su destitución del partido, su afiliación y su puesto fueron restaurados en 1939. Continuaría trabajando en el instituto hasta 1948, cuando obtendría su Candidato de Ciencias , el equivalente soviético de un título de Doctor en Filosofía . También en 1948, Yavlinsky se convirtió en miembro asociado superior de la Academia de Ciencias de la URSS . [1] [4]
Aunque Yavlinsky fue eximido de prestar el servicio militar por su formación científica y como jefe de la oficina de diseño de la fábrica en el Instituto de Ingeniería Energética de Moscú , aun así se presentó voluntario cuando estalló la Segunda Guerra Mundial en la Unión Soviética en 1941 como jefe del taller de reparación de artillería soviética. Su servicio durante la Batalla de Stalingrado le valió la Medalla "Por la Defensa de Stalingrado" en 1942. También por su servicio militar, recibió más tarde la Medalla "Por la Victoria sobre Alemania en la Gran Guerra Patria 1941-1945" y la Medalla "Por el Trabajo Valiente en la Gran Guerra Patria de 1941-1945" . Dos años después, en 1944, fue llamado del frente para desarrollar sistemas de motores eléctricos para artillería en el instituto. Por este trabajo, fue galardonado con el Premio Stalin en 1949. [1] [4]
Los primeros intentos de construir una máquina de fusión práctica tuvieron lugar en el Reino Unido , donde George Paget Thomson había seleccionado el efecto pinch como una técnica prometedora en 1945. Después de varios intentos fallidos de obtener financiación, se dio por vencido y pidió a dos estudiantes de posgrado, Stanley (Stan) W. Cousins y Alan Alfred Ware (1924-2010 [6] ), que construyeran un dispositivo con equipo de radar sobrante . Este se operó con éxito en 1948, pero no mostró evidencia clara de fusión y no logró ganar el interés del Establecimiento de Investigación de Energía Atómica . [7] En 1948, Yavlinsky se trasladó al Instituto Kurchatov (también conocido como el IV Instituto Kurchatov de Energía Atómica, llamado así por su director Igor Kurchatov ). En ese momento, otros científicos soviéticos bajo Kurchatov, como los premios Nobel Andrei Sakharov e Igor Tamm, estaban trabajando en el proyecto soviético de la bomba atómica . [3] Yavlinsky, que dispuso de su propio laboratorio en el instituto, se encargó de desarrollar sistemas de suministro de energía. No tardó mucho en dedicarse también a la investigación nuclear. [1] [4]
Después de desarrollar la bomba, Sajarov y Tamm comenzaron a trabajar en el sistema tokamak en 1951. Un tokamak ( en ruso : Токамáк ) es un dispositivo que utiliza un potente campo magnético para confinar un plasma caliente en forma de toro . El tokamak es uno de los varios tipos de dispositivos de confinamiento magnético que se están desarrollando para producir energía de fusión termonuclear controlada . [8] La palabra tokamak es una transliteración de la palabra rusa токамак , un acrónimo de:
El término fue atribuido a Igor Golovin . [3] Sakharov y Tamm completaron una consideración mucho más detallada de su propuesta original, pidiendo un dispositivo con un radio mayor (del toro en su conjunto) de 12 metros (39 pies) y un radio menor (el interior del cilindro) de 2 metros (6 pies 7 pulgadas). La propuesta sugería que el sistema podría producir 100 gramos (3,5 oz) de tritio al día, o generar 10 kilogramos (22 lb) de U233 al día. Sin embargo, Yavlinsky y otro científico, Golovin, consideraron desarrollar otro modelo centrado en una disposición toroidal más estática. [3] Fue el desarrollo del concepto ahora conocido como el factor de seguridad (etiquetado q en notación matemática) lo que guió el desarrollo del tokamak; al organizar el reactor de modo que este factor crítico q fuera siempre mayor que 1, los tokamaks suprimieron fuertemente las inestabilidades que plagaron los diseños anteriores. El modelo de Yavlinsky condujo a la creación del T-1, el primer tokamak real, en 1958. [10] El T-1 utilizaba imanes externos más potentes y una corriente reducida en comparación con las máquinas de pinza estabilizada como ZETA. Yavlinsky ya estaba preparando el diseño de un modelo aún más grande, construido más tarde como T-3, el primer tokamak de gran tamaño. Con el anuncio aparentemente exitoso de ZETA, el concepto de ingeniería de Yavlinsky comenzó a verse como más aceptable. [3] [11] Por su trabajo sobre "poderosas descargas de impulso en un gas, para obtener temperaturas inusualmente altas necesarias para procesos termonucleares", fue galardonado con el Premio Lenin y el Premio Stalin en 1958. [1] [12] [4] A pesar de este éxito, Kurchatov le pidió a Yavlinsky que desarrollara un estelarizador en lugar de terminar el T-3. Además, a partir de 1961, la instalación posterior conocida como T-2 comenzó a mostrar problemas en los circuitos toroidales. Sin embargo, el diseño de Yavlinsky prevaleció ya que otros científicos soviéticos comenzaron a favorecer el tokamak y persuadieron a Kurchatov para que dejara la investigación del estellarator a los estadounidenses. [13]
Yavlinsky no llegó a ver terminado el T-3. El 28 de julio de 1962, mientras viajaba de Lviv a Sochi en el vuelo 415 de Aeroflot , él y su familia murieron en un accidente aéreo en Gagra . Si bien se ha especulado con que su muerte estuvo relacionada con la política, principalmente por sus desarrollos previstos en la investigación nuclear, el gobierno no proporcionó ninguna indicación clara de que esto fuera así. [1] [12] [4] A pesar de su muerte, el T-3 se terminó y comenzó a mostrar resultados exitosos en la compensación de las deficiencias de otros sistemas, incluido el estelarador, en 1965. El T-3 había superado entonces el límite de Bohm diez veces. Tres años más tarde, cuando los soviéticos habían logrado dos criterios principales para lograr la fusión nuclear, a saber, el nivel de temperatura y el tiempo de confinamiento del plasma, la llamada estampida del tokamak había llegado a los Estados Unidos. [14] [15]