sábado, 25 de octubre de 2014

Lockheed Martin trabaja en reactor de fusión nuclear compacto



Poco después de que la Universidad de Washington anunció que está trabajando en un reactor de fusión nuclear compacto, la compañía Lockheed Martin anunció que su unidad de Programas de Tecnología Revolucionaria, conocido como la Skunk Works, en Palmdale, California también está trabajando en su propio modelo que podría estar listo para el mercado dentro de los diez años.

Los reactores de fusión con su capacidad de proporcionar energía prácticamente ilimitada desde una fuente inagotable de combustible han parecido como la respuesta definitiva a las necesidades energéticas de la humanidad durante más de medio siglo. Pero el problema siempre ha sido cómo producir una reacción de fusión autosostenida en la Tierra que sea capaz de generar más energía de la que se necesita para producirla. Hasta ahora, la respuesta más prometedora ha sido el proyecto ITER, cuyos partidarios internacionales creen que podría ser un gran avance. Pero no será terminado hasta finales de la década de 2020 y no estará plenamente operativo hasta el año 2040 - por no mencionar el hecho de que el reactor es una pieza enorme, extremadamente cara de la ingeniería.


El proyecto de Lockheed, conocido como el T4, ha sido hasta ahora un misterio, aunque la compañía publicó algo de información sobre el tema el año pasado. Sin embargo, recientemente Aviation Week publicó una mirada exclusiva a este diseño proporcionada por Tom McGuire, el jefe del proyecto en Skunk Works ".

De acuerdo a McGuire, el reactor de Lockheed es aproximadamente del tamaño de un motor de jet de negocios y quema una mezcla de isótopos de hidrógeno pesado llamados deuterio y tritio como combustible. Bajo temperatura y presión suficientes, los átomos de hidrógeno ionizados se fusionan entre sí, formando helio 4 y liberando enormes cantidades de energía.

En lugar de un toro, el diseño de Lockheed utiliza una botella magnética con "cúspides" magnéticas en cada extremo para contener el plasma con líneas mucho más cerradas de fuerza magnética que el ITER y una mejor curva para la arquitectura de campo. Una serie de bobinas superconductoras generan una nueva geometría de campo magnético para el reactor de fusión compacto (RFC)  de Lockheed basado en una combinación de propiedades de los diseños de reactores anteriores, tales como el reactor de Polywell, que utiliza una carga negativa para atraer iones positivos para aumentar las colisiones y por lo tanto la probabilidad de fusión.

De acuerdo con Lockheed, el problema con el ITER es que es un Tokamak; un reactor de 500 MW que utiliza grandes campos magnéticos para alinear una pequeña cantidad de hidrógeno en un anillo y calentarlo. Sin duda, es capaz de generar una reacción de fusión, pero está limitado por lo que se denomina el límite Beta. Es decir, la relación de la presión del plasma ionizado de hidrógeno en el toro con respecto a la presión magnética generada por los anillos magnéticos superconductores del ITER. Se puede pensar en el límite Beta como algo parecido a la fuerza de la goma que forma una cámara de aire, lo que para el ITER se trata de una relación del cinco por ciento. Si la presión del plasma supera este valor, es como bombear de forma excesiva la cámara de aire, el cual termina por estallar. O, en este caso, el campo se colapsa.

El plasma del reactor de Lockheed está atrapado en un solo lugar y en vez de un campo magnético estático tratando de mantener el plasma en su lugar conforme trata de salir cada vez con más fuerza, este establece un mecanismo de retroalimentación que hace que el campo sea más fuerte. De acuerdo con Lockheed, esto hace que el límite Beta alcance el 100 por ciento y más allá. Esto significa que el campo del reactor es más estable, lo que a su vez quiere decir que hay menos presión, y por lo tanto, en teoría, que el RFC puede generar tanta energía como el ITER, pero con sólo una décima parte del tamaño.

McGuire declaró que las ventajas del diseño del RFC incluyen es que es mucho más fácil de construir que los reactores masivos como el ITER, y necesita mucho menos infraestructura. Además, el desarrollo es mucho más rápido debido a que el diseño más pequeño significa que es más rápido de construir y los ciclos de prueba serán de meses en lugar de años.

Una vez que el reactor alcance una etapa práctica, Lockheed cree que la tecnología tendrá una gama mucho más amplia de aplicaciones que la energía nuclear actual basada en la fisión de elementos pesados??, como el uranio y el plutonio. La compañía dice que el RFC es mucho más limpio; produce únicamente desechos de bajo nivel  de corta duración; no acarrea ningún peligro de proliferación de armas, e incluso puede procesar su propio combustible de hidrógeno cada vez que sea necesario.

Lockheed prevé que esta tecnología es una forma de volver a montar las plantas de energía de turbina de gas convencionales mediante la sustitución de sus cámaras de combustión con intercambiadores de calor vinculados al reactor. Según la empresa, un reactor de 100 MW completo encajaría en un contenedor de transporte estándar y podría funcionar durante años con menos de 25 kg (55 libras) de combustible - y que tales plantas se podría construir en 15 años. Estos reactores serían portátiles en la misma manera que los pequeños reactores utilizados en los buques y submarinos.

Según McGuire, los reactores compactos no sólo podrían resolver los problemas de energía, sino que también podría ser utilizados para las plantas de desalinización a gran escala en las regiones afectadas por la sequía, e incluso podría ser empleados para reactivar aplicaciones nucleares abandonadas. En la década de 1950, los Estados Unidos y la Unión Soviética experimentaron con aviones de propulsión nuclear y el primero incluso puso un buque de carga nuclear en servicio, pero ninguno de estos esfuerzos fructifiracon y produjeron resultados tangibles. Debido a la mayor seguridad de su reactor de fusión, Lockheed visualiza barcos y aviones que nunca necesitan recarga de combustible, así como naves espaciales capaces de llegar a Marte en un mes.

Actualmente Lockheed está buscando socios en la empresa CFR como avanza el desarrollo. La Skunk Works está trabajando en una versión prototipo demostrador de tecnología para demostrar que la física detrás del diseño es el sonido. McGuire ve el próximo en la línea en cinco años, seguida de una versión de producción de cinco años después de eso.

Pueden ver el vídeo del proyecto de Lockheed Martin a continuación:







SHARE THIS

Author:

0 comentarios: