Científicos del Reino Unido avanzan en la fusión nuclear con alta presión plasmática estable
Un logro importante en la instalación experimental MAST Upgrade ubicada en el Reino Unido ofrece un camino prometedor para superar uno de los mayores obstáculos en la fusión nuclear comercial. Los investigadores han logrado generar plasma a alta presión manteniendo su estabilidad, una hazaña esencial para la producción de energía sostenible.
El Reino Unido marca otro paso significativo hacia la fusión nuclear aplicable. El equipo de científicos que operaba el reactor MAST Upgrade logró el nivel más alto de presión de plasma jamás documentado en la instalación, al tiempo que garantizó que el material permaneciera en condiciones controladas.
La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) publicó este descubrimiento tras la finalización de la quinta campaña de prueba de actualización de MAST. Las pruebas, realizadas entre 2025 y 2026, dieron como resultado la producción de más de 1.100 plasmas de fusión, consolidando los datos obtenidos.
Este avance es de particular relevancia ya que las futuras plantas de energía basadas en fusión necesitarán operar en condiciones extremas, incluidas temperaturas, presiones y densidades extremadamente altas, manteniendo al mismo tiempo el plasma bajo estricto control.
Los científicos están replicando en la Tierra la fusión nuclear, un proceso que ocurre naturalmente en el Sol. Calientan isótopos de hidrógeno a temperaturas colosales para formar plasma, un estado de materia extremadamente caliente y cargado eléctricamente.
Para aumentar la eficiencia y productividad de las reacciones de fusión, es esencial que el combustible alcance altas temperaturas y densidades y quede efectivamente confinado dentro del reactor.
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La presión es un factor crucial en este proceso. Los plasmas de alta presión tienen el potencial de generar más energía de fusión en un volumen menor, lo cual es fundamental para el desarrollo de reactores comerciales. Sin embargo, el aumento de la presión plasmática tradicionalmente conlleva un desafío importante: la inestabilidad.
Uno de los problemas más graves derivados de esta inestabilidad es el conocido como Modo Localizado de Borde, o ELM.
Los ELM, o modulaciones extremas del nivel de energía, son estallidos abruptos de inestabilidad que se manifiestan en los bordes del plasma de fusión. Provocan la rápida liberación de una cantidad considerable de energía almacenada en el plasma hacia los componentes internos del reactor.
Según informa la UKAEA, un solo evento ELM puede expulsar aproximadamente una décima parte de la energía contenida en el plasma. La repetición de estos acontecimientos es capaz de provocar daños en las paredes y componentes de escape de futuras plantas de fusión, aumentando los costes de mantenimiento y posiblemente comprometiendo la viabilidad económica de esta fuente de energía.
Los resultados obtenidos influyen directamente en el diseño de futuras centrales eléctricas de fusión.
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James Harrison, jefe de ciencia de MAST Upgrade en UKAEA, dijo: “Producir plasma extremadamente caliente es sólo una parte del desafío. Los científicos también necesitan encontrar formas de mantener este plasma bajo control”.
Añadió que “los resultados realmente dan forma al diseño de futuras plantas de energía de fusión. El acceso a cuatro regímenes de plasma estables y de alto rendimiento, incluidos el modo QH, el modo QCE y el modo I, además de nuestra novedosa técnica de control de posición del plasma, demuestra que MAST Upgrade está produciendo ciencia a la vanguardia de lo que es posible”.
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Harrison también destacó que “el nivel de interés internacional en nuestros datos refleja el papel central del Reino Unido en la investigación de la fusión global, y estos hallazgos nos acercan aún más a la energía de fusión práctica”.
Los experimentos más recientes realizados en MAST Upgrade confirman que la estabilidad del plasma se puede mantener incluso cuando aumenta la presión interna.
El equipo de MAST Upgrade investigó varios regímenes operativos avanzados. El objetivo era suprimir o mitigar las inestabilidades que pudieran causar daños.
Entre los enfoques probados, destacan el Agotamiento Cuasi Continuo (QCE) y las Perturbaciones Magnéticas Resonantes (RMP). Además, se exploraron dos regímenes adicionales: Modo inactivo H (modo QH) y Modo I.
Estas estrategias tienen como objetivo mejorar el confinamiento del plasma y reducir los efectos nocivos asociados con los ELM grandes. Los experimentos demostraron que MAST Upgrade puede funcionar en cuatro regímenes de plasma estables y de alto rendimiento en condiciones relevantes para las próximas generaciones de máquinas de fusión.
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La importancia de estos hallazgos trasciende el experimento en sí. El objetivo final es crear métodos operativos que puedan aplicarse a reactores diseñados para la generación de electricidad a gran escala.
Uno de los avances más notables fue el desarrollo de un método innovador para detectar y ajustar la posición del plasma en tiempo real, de forma automatizada.
El equipo de MAST Upgrade utilizó mediciones de la luz visible emitida por el deuterio en el área del desviador de la máquina. Al analizar esta luminosidad, los investigadores pudieron identificar pequeños cambios en la posición del plasma.
La relevancia de esta técnica va mucho más allá del simple seguimiento experimental. Las futuras plantas de fusión comerciales dependerán de sistemas de control automatizados altamente sofisticados capaces de responder a las variaciones del plasma de forma ágil y precisa.
Una central eléctrica no podrá depender de constantes intervenciones manuales de los científicos para ajustar cada parámetro. El control automatizado en tiempo real será un requisito esencial para garantizar un funcionamiento continuo y fiable.
Sin embargo, mantener estable el plasma es sólo una parte de la complejidad. Un reactor de fusión también necesita gestionar cantidades extraordinarias de calor y partículas expulsadas durante el proceso.
En los experimentos de actualización de MAST se investigó el uso de nitrógeno en los bordes del plasma. Los investigadores observaron que la introducción de pequeñas cantidades de este gas puede provocar que una parte importante de la energía de escape se libere en forma de luz, lo que facilita la lucha contra el calor excesivo.
