IV. PARA ATRAPAR A LAS CARGAS
EL PROP�SITO de este cap�tulo es enfocar el estudio del movimiento de las cargas en un campo magn�tico desde un punto de vista pr�ctico, similar a aquel del ingeniero nuclear que quiere aplicar el conocimiento cient�fico con objeto de crear una m�quina cuyo fin es reproducir en la Tierra la fusi�n nuclear.
La fusi�n nuclear es el proceso de uni�n de n�cleos de �tomos para formar un
n�cleo m�s pesado. El proceso contrario de divisi�n del n�cleo de un �tomo en
dos o m�s n�cleos se conoce como fisi�n nuclear. Cuando los n�cleos son muy
ligeros, en los primeros lugares de la tabla de Mendeleiev, se libera una enorme
cantidad de energ�a al fusionarse dos n�cleos. Conforme los n�cleos se hacen
m�s pesados sucede generalmente lo contrario: al fisionarse los n�cleos de los
�tomos m�s pesados desprenden energ�a. Las primeras bombas nucleares usadas
en Hiroshima y Nagasaki fueron bombas de fisi�n que utilizaron la divisi�n de
los grandes n�cleos del plutonio y del uranio. Los reactores nucleares productores
de electricidad emplean tambi�n el proceso de fisi�n nuclear.
La producci�n de energ�a es una de las cuestiones fundamentales del presente. Se necesita energ�a en forma de trabajo mec�nico, el�ctrico, qu�mico, etc., para ser usada en la producci�n de satisfactores de todo tipo. Unos pocos ejemplos son iluminaci�n, transporte, producci�n industrial, comunicaciones, computaci�n y control de la informaci�n, medicina, producci�n agr�cola y animal, construcci�n civil, y tantas otras m�s. La importancia de la energ�a es evidente.
Las necesidades de energ�a est�n creciendo de continuo. La diferencia en el gasto per capita entre pa�ses pobres y ricos demuestra la exigencia del incremento del gasto en las naciones menos desarrolladas. Por otra parte, la tasa de crecimiento de la producci�n y consumo en todo el mundo, por un lado, y la predicci�n de la desaparici�n por consumo de los combustibles f�siles, por el otro, nos impulsa a la b�squeda de nuevas fuentes energ�ticas.
Las predicciones del pasado respecto a las necesidades energ�ticas del mundo se han ido moderando frente a un presente m�s austero en el uso de la energ�a, en b�squeda no s�lo de mayor eficiencia, sino tambi�n de industrias con menos utilizaci�n intensiva de energ�a.
Sobre la base de una hip�tesis de crecimiento econ�mico del 2% para los pa�ses desarrollados y del 5.5% en los pa�ses en desarrollo, se pronostica un aumento en la demanda de energ�a de un 2.4% anual. Las reservas de combustible f�sil est�n administr�ndose en forma m�s racional, comparadas con el derroche anterior a 1971, cuando la tasa de crecimiento de la demanda de energ�ticos creci� al 7% anual por m�s de veinte a�os. Aun con el esfuerzo para ahorrar energ�a, las necesidades siguen creciendo y es imprescindible descubrir nuevas fuentes de energ�a disponible en enormes cantidades.
Nuevas fuentes de energ�a disponible prometen resolver parcialmente las necesidades crecientes. Tales son la transformaci�n de energ�a solar en el�ctrica o t�rmica; las bater�as solares, los hornos de espejos parab�licos, los absorbedores de energ�a radiante, etc., son algunas de las formas en que se aprovecha la enorme cantidad de radiaci�n emitida por el Sol y desperdiciada por mucho tiempo. El Sol es tambi�n el origen primario de otras fuentes energ�ticas aprovechadas previamente, como el viento, pero en �pocas recientes se ha incrementado el estudio de los lugares m�s adecuados para la utilizaci�n de la fuerza e�lica, y del tipo de h�lice que gira con mayor eficiencia ante cada tipo particular de viento.
Los reactores nucleares de fisi�n son de uso com�n en muchos pa�ses, y los mayores de estos reactores se usan para la producci�n de electricidad. El combustible m�s importante en esos reactores es el uranio.
Gran fuente de trabajo es el desarrollo de los reactores de cr�a. Estos reactores de fisi�n nuclear tienen la ventaja de producir nuevo combustible nuclear mientras operan, con lo cual disminuye el costo por combustible. Superan por este motivo a los actuales reactores de fisi�n cuyo combustible fisionado deja de ser �til como combustible nuclear. Los reactores de fisi�n tienen el inconveniente de producir materiales de desecho perjudiciales al ambiente donde se desarrolla la vida. Por este motivo se ha desarrollado la tecnolog�a necesaria para evitar el da�o por radiaci�n y otros tipos de contaminaci�n, tal como la contaminaci�n t�rmica de r�os y lagos, la cual en ocasiones no es una verdadera contaminaci�n sino una modificaci�n de la temperatura del medio l�quido alrededor de la planta nuclear, con una ganancia para muchas especies vivas que resultan beneficiadas con el cambio. Los productos radiactivos producidos son unos pocos kilos por a�o. Estas mezclas radiactivas deben procesarse para extraer de ellas materiales valiosos energ�ticos como el uranio y el plutonio, o radiois�topos con otras aplicaciones. Materiales con una gran vida radiactiva y sin aplicaciones conocidas en el presente, deber�n encapsularse en vidrio y conservarse en cementerios secos y con una gran estabilidad geol�gica.
En muchos casos no ha sido necesario tomar una decisi�n respecto al destino de estos materiales radiactivos. Se conservan en dep�sitos dentro de las plantas nucleares en espera de la mejor soluci�n posible sugerida por el an�lisis de muchas investigaciones.
Por el momento, la preocupaci�n mayor consiste en garantizar por todos los medios imaginables la conservaci�n de los materiales inestables dentro de un sistema primario de contenci�n, el cual debe ser herm�tico. A �ste se agregan otros sistemas auxiliares y de duplicaci�n de seguridad, que hacen las plantas nucleares mucho m�s seguras que cualquier otra planta de producci�n de energ�a.
Las reservas probadas de uranio pueden alcanzar para unos 50 a�os de producci�n de energ�a. Con procesos de reciclaje y cr�a de combustible la duraci�n se puede extender hasta 500 a�os. Se tiene ya en funcionamiento un reactor nuclear de cr�a de combustible en Francia. Este pa�s produce m�s energ�a de la que requiere y est� exportando a otros pa�ses de Europa energ�a el�ctrica.
Aparte de la propulsi�n en el mar, la energ�a nuclear se ha limitado a aplicarse a las plantas el�ctricas de potencia. Francia, Suecia, Finlandia y la URSS hacen estudios para aplicarla en la calefacci�n de algunas comarcas. Alemania Occidental, Jap�n, los Estados Unidos y la URSS se han esforzado en obtener aplicaciones de esta energ�a para las industrias de alta temperatura enfriada por gas, tales como fabricaci�n de acero, producci�n termoqu�mica de hidr�geno, producci�n de combustibles sint�ticos, etc. Sin embargo, es improbable que la demanda global de energ�a nuclear para aplicaciones no el�ctricas se vuelva importante en los pr�ximos decenios.
Existe en nuestros d�as una industria del temor, nacida en gran parte en el terreno f�rtil de la ignorancia, la cual se nutre del instinto de protecci�n de la especie. Se tiene un gran miedo de la posibilidad real de una guerra nuclear donde se usar�an los arsenales de bombas de fisi�n y fusi�n acumuladas insanamente. De este sano y l�gico temor se ha derivado a otro temor injustificado por usarse en las plantas nucleares los mismos principios f�sicos de los explosivos nucleares. El miedo no tiene sentido si se toma en cuenta la diferencia de objetivos tan grande entre ambas posibilidades. Aun aceptando sin conceder la posibilidad de un accidente inesperado, se debe pensar en la mayor probabilidad de tenerlo en un artefacto construido para explotar y no en un instrumento hecho con otra finalidad. Los que queremos la ciencia para el beneficio del hombre y creemos en su poder, confiamos en la seguridad de operaci�n de las plantas nucleares y tenemos fe en la capacidad de los ingenieros que las dise�aron.
La dosis letal media de radiaci�n es de unos 400 remes. El rem mide el da�o a los tejidos biol�gicos por cierta cantidad de radiaci�n. Recibimos al a�o por la radiaci�n natural que se encuentra en el ambiente una irradiaci�n de un d�cimo de rem. La radiaci�n producida por el hombre nos expone a un ba�o extra de menos de un d�cimo de rem al a�o. El total de los gases radiactivos emitidos por una central nuclear al a�o se estima en un mil�simo de rem, es decir cuarenta mil veces menor a la radiaci�n letal.
La fusi�n nuclear tiene varias ventajas sobre cualquier otro proceso de obtenci�n de energ�a. La principal raz�n para usar la fusi�n nuclear se encuentra en las enormes cantidades previstas de potencia producida. Por otra parte, se tiene confianza en que las centrales termonucleares, usuarias del proceso de fusi�n, ser�n mucho m�s seguras en lo que se refiere a los peligros derivados de cualquier accidente y con una producci�n de contaminantes mucho menor, cuando se compara con los otros medios mayores de producci�n de energ�a, como son el petr�leo y los reactores de fisi�n nuclear.
Las predicciones respecto a la radiactividad var�an en funci�n del tipo de dise�o utilizado y de las hip�tesis aceptadas, la gama de valores propuesta var�a entre casi nada y la d�cima parte de la radiactividad que producir�n los reactores nucleares de cr�a, para la misma producci�n de energ�a.
Adem�s, el petr�leo se considera una fuente de energ�a que deber�a protegerse mejor dada su potencialidad para convertirse en alimento de los seres vivos y materia prima para la producci�n de materiales sint�ticos. El valor potencial a futuro del petr�leo es tan grande que se considera una irresponsabilidad el quemarlo para producir trabajo mec�nico, cuando, al hacer esto, se est�n destruyendo sustancias muy cercanas en su composici�n a las sustancias org�nicas que constituyen sin duda la materia prima que permitir� producir la comida del ma�ana y los materiales para construcci�n, transporte, etc�tera.
Se reconoce un futuro predominantemente el�ctrico donde la calefacci�n, indispensable en los pa�ses ricos, se har� utilizando la bomba de calor, y donde el autom�vil el�ctrico invadir� las carreteras. Se tiene en la actualidad un auto accionado por una bater�a de zinc cuya vida �til es de 50 000 km, con una velocidad crucero de 90 km por hora, la cual deber�a recargarse cada 165 kil�metros. La posibilidad de recobrar energ�a en estos autom�viles por medio de frenos el�ctricos es, adem�s, muy interesante.
Estos argumentos han abierto la puerta a grandes inversiones en materia de fusi�n nuclear controlada del orden de miles de millones de d�lares, principalmente en Estados Unidos, la Comunidad Europea, la Uni�n Sovi�tica y Jap�n. Europa gasta un 10% del esfuerzo p�blico en investigaci�n y desarrollo de la fisi�n nuclear, mientras que Estados Unidos y Jap�n llegan a un gasto de17%.
Los procesos de fusi�n nuclear se descubrieron inicialmente en las estrellas; el Sol es la m�s cercana. De hecho, las reacciones termonucleares se han encontrado en condiciones naturales exclusivamente en el interior de las estrellas.
La fusi�n nuclear fue descubierta por el hombre en la forma de bombas de hidr�geno. Esta es una forma desorganizada de energ�a, dise�ada para destruir. Se tiene mucho control del disparo y de la tecnolog�a para fabricar una bomba y sus componentes. Pero no se sabe controlar la energ�a producida ni sus efectos, una vez que se hace estallar este artefacto. Es dif�cil comprender c�mo la especie humana, una especie que se considera superior a las dem�s, puede amenazarse a s� misma con su total desaparici�n al hacer explotar estas bombas de fusi�n nuclear. No se entiende por qu� pa�ses que tienen la bomba se amenazan entre ellos y amenazan a otros pa�ses que no se podr�an defender y que se ver�an afectados terriblemente si se inicia cualquier tipo de guerra nuclear.
En el oto�o de 1952, los Estados Unidos detonaron la primera explosi�n termonuclear del mundo en el atol�n de Eniwetok, en las Islas Marshall. Su potencia fue de diez megatones y excav� un cr�ter de unos 1 700 metros de anchura y 50 metros de profundidad. El megat�n es una medida para las explosiones igual a la de un mill�n de toneladas de trinitrotolueno. Esta potencia equivale tambi�n a 1 200 millones de kilowats y a 1 000 millones de millones de calor�as. Esta energ�a debe servir, no destruir ni atemorizar.
La fusi�n nuclear debe ser una esperanza de bienestar para la humanidad si se vuelve realidad el sue�o de muchos pa�ses que buscan sin descanso la forma de controlar esta fusi�n. Las ideas para alcanzar este objetivo dan una gran seguridad en los dispositivos, aun en el caso del peor accidente imaginable. El artefacto para producir energ�a por fusi�n nuclear se destruye a s� mismo antes de da�ar sus alrededores. Se busca tener disponible esta inmensa fuente de energ�a sin los peligros de una explosi�n nuclear o de la contaminaci�n a que pueden dar lugar los actuales reactores de fisi�n de n�cleos pesados y otras formas de energ�a.
Las propuestas vigentes encadenan generalmente la fusi�n con la producci�n de electricidad en varias formas diferentes. Por generaci�n de vapor. Mediante procesos magnetohidrodin�micos. Por conversi�n directa de la corriente de plasma caliente en corriente el�ctrica. Mediante el uso del reactor de fusi�n para la cr�a de combustibles de fisi�n nuclear.
El uso de esta energ�a para calefacci�n en vastas regiones o para procesos industriales deber� esperar mucho tiempo.
En la fusi�n nuclear se unen dos n�cleos ligeros para producir un n�cleo m�s pesado con una liberaci�n enorme de energ�a. Por ejemplo, pueden unirse dos n�cleos de deuterio formados cada uno de ellos por un neutr�n y por un prot�n. De esta uni�n se forma un n�cleo de helio con dos protones y dos neutrones.
Se cree que la fusi�n nuclear s�lo puede producirse a altas energ�as para que los n�cleos de combustible, cargados positivamente, se puedan acercar lo suficiente a fin de vencer la fuerza el�ctrica de repulsi�n entre cargas positivas, la cual es enorme a cortas distancias, hasta llegar a las distancias peque��simas donde domina la fuerza nuclear y donde la fuerza de separaci�n entre cargas est� superada por la fuerza nuclear entre protones y neutrones.
La energ�a necesaria para vencer la fuerza el�ctrica, se ha sugerido, podr�a obtenerse si aumentamos la temperatura de las cargas hasta acercarnos a la temperatura solar. En presencia de estas alt�simas temperaturas los n�cleos pueden acercarse a las distancias donde act�an las fuerzas nucleares, y por tanto la modificaci�n de los n�cleos que acontece en las reacciones termonucleares ser�a posible. Se ha especulado en la posibilidad de reacciones termonucleares en fr�o catalizadas por muones, los cuales son otro tipo de part�culas elementales como los protones, electrones y neutrones, pero hasta la fecha la �nica t�cnica confiable es aquella en que se incrementa la temperatura.
Se presenta el grave inconveniente de encontrar el recipiente capaz de albergar el plasma a temperaturas tan elevadas. Y una soluci�n ideal es el uso de campos magn�ticos para atrapar a las cargas. El ejemplo de los cinturones de Van Allen muestra que es posible capturar a grandes nubes de carga en campos magn�ticos, pero estas donas de carga de Van Allen se encuentran a una temperatura muy baja y en ellos no es de importancia la fusi�n nuclear. Al aumentar la temperatura se vuelve m�s dif�cil controlar el plasma dentro de las l�neas del campo para que no se pierda.
Desde 1957 John Lawson de Harwell estableci� las condiciones adecuadas para el arranque de una reacci�n de fusi�n. En la reacci�n, con una mezcla de deuterio-tritio, debe tenerse en cuenta que el producto de la densidad por el tiempo de retenci�n debe sobrepasar el valor de 6 x 1019 s/m3. Este criterio de Lawson asegura la obtenci�n de una ganancia en la potencia de salida de un plasma de deuterio-tritio en alg�n mecanismo para producir la fusi�n. Esto es independiente de los requisitos exigidos para la temperatura. Por ejemplo, debe tenerse una densidad muy diluida de l00 000 millones de iones por mil�metro c�bico durante un tiempo de retenci�n de segundo. A este criterio debe agregarse una temperatura estimada en unos 100 millones de grados Kelvin. El tiempo de retenci�n podr�a ser algo menor mediante un incremento de la densidad.
El tiempo de retenci�n de energ�a es una medida de la eficiencia del calentamiento y se obtiene dividiendo la energ�a total de iones y electrones entre la potencia de calentamiento �hmico proporcionada.
Este tiempo mide la rapidez exponencial con la cual se perder�a la energ�a del plasma por disipaci�n de calor al suspenderse la alimentaci�n de calor al plasma.
El criterio de Lawson se dedujo para un plasma con una temperatura homog�nea, la misma en cualquier lugar del plasma. Por lo cual deja de tener validez cuando se hace el calentamiento lanzando sobre la columna del plasma un haz neutro. Esta forma de calentamiento permite conseguir el arranque con valores menores del par�metro de Lawson, debido a una distribuci�n de velocidades fuera del equilibrio t�rmico.
Para conseguir las reacciones nucleares en la Tierra, una sustancia deber� sufrir un calentamiento intens�simo, el cual puede lograrse mediante:
a) Una explosi�n nuclear.
b) Una descarga potent�sima en el gas.
c) Un pulso tremendo de radiaci�n l�ser.
d) El bombardeo con un haz intens�simo de part�culas.
El problema central de la investigaci�n de fusi�n con confinamiento magn�tico es el dise�o y construcci�n del sistema contenedor electromagn�tico para guardar el plasma de alta energ�a y conocer y controlar la conducta del sistema formado en conjunto por plasma y campo. En particular, debe lograrse un buen grado de aislamiento t�rmico entre las paredes materiales y la corriente de plasma.
El costo de la investigaci�n en fusi�n nuclear controlada, erogado por los Estados Unidos entre 1950 y 1980 fue mayor de dos mil millones de d�lares. El costo estimado de lo que puede gastarse hasta la comercializaci�n de los primeros reactores termonucleares ser� de unos quince mil millones de d�lares, tan s�lo en Estados Unidos. El presupuesto actual de Europa o Jap�n para fusi�n nuclear se estima, para cada uno de ellos, en la mitad del de Estados Unidos.
El plasma es un sistema muy complejo cuyo estudio experimental no se hab�a propagado. En un principio se quiso estudiar a partir del conocimiento del movimiento de las part�culas cargadas que lo forman. Con el tiempo, fue necesario estudiar los efectos colectivos del fluido de baja densidad pero cargado. Las fuerzas el�ctricas entre cargas se sienten a grandes distancias y esta propiedad es un obst�culo al uso de otros estudios realizados con gases no ionizados. No es de extra�ar la falta de previsi�n de los cient�ficos en este tema estudiado poco y comprendido mal. Con el tiempo, el panorama ha cambiado mucho. Se han inventado varios procedimientos para confinar y calentar el plasma. Adem�s, se cuenta ahora con un conjunto variado de instrumentos para medir la condici�n del plasma mediante la determinaci�n de sus propiedades, en lo que se conoce hoy como el diagn�stico del plasma.
En un principio los m�todos usados fueron emp�ricos, los m�todos cient�ficos m�s sistem�ticos no hacen su aparici�n hasta en 1960, y aun en nuestros d�as los reactores de mayor tama�o tienen din�micas y propiedades dif�ciles de prever.
Los primeros estudios para lograr el control de la fusi�n nuclear en Estados Unidos se llevaron a cabo bajo el nombre de Proyecto Sherwood durante la d�cada de los cincuenta. Los primeros laboratorios con actividades en este campo estuvieron en Princeton, Los �lamos y Livermore. Estas actividades no se hicieron p�blicas, manteniendo la informaci�n sin transmitir a menos que fuese indispensable para la marcha de cada experimento. Al final de la d�cada se incorpor� tambi�n el laboratorio de Oak Ridge, en 1957, con el prop�sito de hacer ahora p�blico el esfuerzo de conquista de la energ�a de fusi�n.
Las m�quinas capaces de contener un plasma con un campo magn�tico son de tipo lineal o toroidal. Las m�quinas de tipo lineal son muy �tiles para investigar las propiedades del plasma, aunque no parecen las m�s adecuadas para alcanzar las condiciones para el arranque de la reacci�n de fusi�n. Las m�quinas toroidales llevan ese nombre debido a la forma de toro o dona de la columna de plasma.
Existen varias m�quinas de tipo lineal. Una de las primeras en construirse fue una botella magn�tica llamada "La m�quina espejo", la cual hace uso del efecto de espejo magn�tico, explicado previamente en este libro. Se tiene un arreglo de l�neas magn�ticas en forma de huso, abombadas en el centro y apretadas por los dos extremos. Las cargas del plasma son atrapadas por las l�neas del campo, se mueven hasta llegar a uno de los dos extremos y rebotan en ellos por actuar la concentraci�n de l�neas en dichos extremos como un repulsor o espejo de carga. En 1952 se inaugur� en Livermore, Estados Unidos, una m�quina espejo de este tipo.
Entre las m�quinas toroidales se encuentran los pellizcos toroidales, los esteleradores, los levitrones, los multipolos y los tokamaks. De todos ellos, el tokamak parece ser el que puede alcanzar el conjunto de requisitos necesarios para lograr la fusi�n nuclear.
El efecto pellizco o pinza se observa en un gas conductor cuando lo atraviesa una intensa corriente el�ctrica. Los campos magn�ticos que se forman con un patr�n circular alrededor de la corriente, reaccionan sobre el gas para apretarlo en un filamento delgado. El plasma es un gas conductor por estar formado por cargas. Este efecto pinza del campo sobre la columna del plasma proporciona una forma de mantener retirado el plasma de las paredes que lo contienen.
Desde 1946, G. P. Thomson y M. Blackman trabajaron en Londres en este efecto pinza. Se pens� desde un principio usar una geometr�a toroidal para la columna del plasma, y mantener la corriente continua en el plasma con ayuda de ondas de radio comunicadas al toro por medio de ca�ones met�licos para propagar ondas, llamados gu�as de ondas. Las ondas de radio sirvieron tambi�n para calentar el plasma.
En 1952 se construy� un aparato toroidal tipo pellizco en Los �lamos, inspirado en los trabajos ingleses llevados a EUA por J. L. Tuck.
A fines de 1957 el aparato brit�nico Zeta de tipo pellizco pareci� alcanzar condiciones f�sicas del plasma que suger�an construir un modelo de mayor tama�o. Sin embargo, el a�o de 1958 fue de desilusi�n; al mejorar la calidad del plasma mediante una superaci�n de las t�cnicas de vac�o, se descubri� que el plasma era m�s inestable de lo esperado.
El estelerador fue concebido por L. Spitzer, influenciado por las noticias llegadas de Argentina sobre la experimentaci�n en el control de la fusi�n; Spitzer dise�� un aparato cuya c�mara para conservar el plasma era un tubo conectado por sus extremos, y en forma de ocho. Se inici� su construcci�n hacia principios de 1952, en Princeton.
Un tokamak es un sistema con forma de dona o toroidal axisim�trico. A una distancia llamada el radio mayor R de un eje de rotaci�n se coloca el centro de un c�rculo, y a su vez, este c�rculo estar� colocado en medio plano, cuyo borde es el eje de rotaci�n. El c�rculo tiene un radio menor a. Al girar el semiplano alrededor del eje de rotaci�n, el c�rculo contenido en ese plano rotante recorrer� una dona o toro.
Le viene el nombre de tokamak del acr�nimo ruso de la expresi�n c�mara toroidal con un campo magn�tico axil. Este aparato fue propuesto en 1950 por Tamm y Sakharov y desarrollado por muchos investigadores a partir de Artsimovitch.
El campo magn�tico que confina y estabiliza el plasma en un tokamak es la suma de tres campos.
1) El campo generado por una corriente inducida a lo largo de la corriente del plasma.
2) El campo toroidal, mucho m�s intenso que el anterior, est� dirigido en direcci�n paralela a la corriente.
3) El campo transversal; �ste es relativamente peque�o, est� dirigido paralelo al eje de simetr�a del toro.
El campo toroidal est� producido por espiras enrolladas alrededor del toro. El campo transversal se genera por bobinas localizadas a lo largo del toro.
Las l�neas del campo resultante tienen la forma de h�lices que recorren muchas veces alrededor del toro y forman un sistema de superficies magn�ticas cerradas en forma de red. Existe una analog�a geom�trica entre las trayectorias no integrables del movimiento mec�nico de una part�cula y las l�neas del campo magn�tico en tokamaks y esteleradores. Errores en la manufactura de las bobinas pueden producir l�neas del campo que se enrollar�n desordenadamente en una madeja, lo que podr�a ser desastroso para quien trata de lograr el confinamiento del plasma.
La estabilidad magnetohidrodin�mica debe satisfacer la condici�n de Kruskal-Shafronov: la raz�n del campo generado por la corriente inducida dividida por el campo toroidal debe ser menor que el cociente de radio de la secci�n transversal de la columna del plasma, dividido por el radio mayor de la columna.
El campo transversal es el m�s peque�o de los tres y su tama�o es al campo generado por la corriente como �ste es al campo toroidal. Este campo es importante para mantener el plasma en equilibrio.
La corriente del plasma se ha mantenido separada de las paredes r�gidas con ayuda de un aro, material llamado limitador. El confinamiento de energ�a ha mejorado en algunos casos cuando el borde del plasma se determina por una frontera magn�tica llamada divertidor, en lugar de la frontera material del limitador.
En un aparato del tama�o de los que se construyeron en los ochenta, el criterio de p�rdida aceptable de rapidez de energ�a requerida para la ignici�n del plasma es la conductividad t�rmica de los electrones que corresponda a un tiempo de confinamiento de energ�a de un segundo. La conductividad t�rmica es una medida de la facilidad con la cual se transmite el calor en una sustancia.
El plasma sufre un calentamiento �hmico por la corriente que circula a trav�s de �l. A fin de obtener calentamiento adicional se introducen campos magn�ticos alternos y se le inyectan �tomos neutros energ�ticos.
Excepto para el caso de campos magn�ticos intensos, la obtenci�n de temperaturas necesarias para la ignici�n requiere que el calentamiento �hmico se complete con calentamiento auxiliar. En etapas pasadas de experimentaci�n lleg� a pensarse en alcanzar la temperatura de arranque por calentamiento �hmico. Los estudios con tokamaks en los setenta hicieron perder el optimismo.
Las bobinas de los grandes tokamaks en operaci�n ser�n enfriadas a temperaturas baj�simas. Los alambres de las bobinas ser�n realmente tubos por donde circular�n gases licuados a temperaturas muy bajas. La explicaci�n para esto viene del enorme aumento de la conductividad en los conductores cuando baja la temperatura. El costo en refrigerar las bobinas del tokamak a 15 grados Kelvin es menor que la potencia disipada en la resistencia del circuito el�ctrico del electromagneto si fuere operado a la temperatura ambiente.
Los primeros experimentos de confinamiento con el balance de energ�a dominado por el calentamiento auxiliar se llevaron a cabo inyectando haces de part�culas neutras de energ�a moderada en el plasma. Se obtiene generalmente degradamiento del tiempo de confinamiento por incremento de la conductividad electr�nica con la potencia de calentamiento. Por otra parte, el tiempo de confinamiento se incrementa con la masa de los iones del plasma y con la masa de los iones inyectados.
El tokamak usa como combustibles a dos is�topos del hidr�geno: el deuterio y el tritio, y puede usar tambi�n el is�topo del helio conocido como helio 3.
El hidr�geno y sus is�topos est�n caracterizados por tener en forma neutra a un electr�n por �tomo. El n�cleo de hidr�geno es un prot�n y tiene una carga positiva de la misma magnitud que la del electr�n.
El hidr�geno no contiene neutrones, es el �nico elemento qu�mico que se encuentra sin neutrones. El deuterio es el is�topo del hidr�geno que contiene en cada �tomo —adem�s del prot�n— un neutr�n. El tritio es el is�topo del hidr�geno que contiene, adem�s del prot�n a dos neutrones en cada �tomo. El tritio es radiactivo y su manejo se vuelve por ello delicado.
La forma m�s abundante de helio es el helio 4, cuyo �tomo contiene en el n�cleo dos protones y dos neutrones. El tokamak podr� usar como combustible el helio 3 que es un is�topo del helio cuyo n�cleo contiene dos protones y s�lo un neutr�n.
El deuterio abunda en la naturaleza. Cuando este elemento est� combinado con el ox�geno, forma el agua pesada, contenida en el agua de la naturaleza en una peque�a proporci�n. Como el agua es tan abundante en nuestro mundo esa poca proporci�n representa cantidades enormes de deuterio en las aguas disponibles de nuestro mundo, en particular se tienen grandes reservas en el agua de los oc�anos.
El tritio no se encuentra en cantidades apreciables en forma natural. Puede fabricarse artificialmente mediante el bombardeo del elemento litio con otros n�cleos. El tritio es un elemento radiactivo que debe manejarse con precauci�n. Se piensa que se debe conservar en el interior del tokamak. Su aceptaci�n implica hacer las paredes con contenido de litio, lo cual producir� desgaste de las paredes y nos enfrenta al problema del control de su radiactividad.
Las reacciones nucleares que parecen m�s interesantes para la producci�n de tritio son aquellas que se producen cuando bombardeamos litio 6 con protones o n�cleos de deuterio.
La energ�a de fusi�n puede obtenerse por diferentes procesos, consistentes en la colisi�n de dos n�cleos y como resultado de la formaci�n de una nueva part�cula de mayor masa que cada uno de los dos proyectiles y la expulsi�n de un prot�n o un neutr�n y el desprendimiento de energ�a. En general, se ha observado que la uni�n de n�cleos ligeros muy unidos produce n�cleos m�s pesados, menos unidos, con un desprendimiento simult�neo de energ�a. Como una excepci�n digna de estudio se tiene la fusi�n del boro 11 por un prot�n, dando por resultado tres n�cleos de helio 4 y una emisi�n de energ�a.
Las reacciones m�s importantes que pueden intervenir en la fusi�n controlada son de cuatro tipos:
1) Uni�n de dos n�cleos de deuterio para producir un n�cleo de helio 3 y un neutr�n.
2) Uni�n, tambi�n, de dos n�cleos de deuterio, pero se producen un n�cleo de tritio y un prot�n.
3) La uni�n de un n�cleo de deuterio con un n�cleo de tritio y la producci�n de un n�cleo de helio 4 y de un neutr�n
4) La uni�n de un n�cleo de deuterio con un n�cleo de helio 3, y la producci�n de un n�cleo de helio 4 y un prot�n.
Las cuatro reacciones emiten grandes cantidades de energ�a. Las dos �ltimas son m�s interesantes porque producen m�s del triple de la energ�a por part�cula pesada y cinco veces la energ�a de las part�culas m�s ligeras, prot�n o neutr�n.
La tercera reacci�n tiene adem�s la temperatura de ignici�n m�s baja conocida para reacciones de fusi�n controlada, cerca de los 40 millones de grados.
En las reacciones tercera y cuarta el 80% aproximadamente de la energ�a la llevan las part�culas m�s ligeras.
En la tercera reacci�n, que produce neutrones, esta energ�a podr�a ser absorbida por un intercambiador de calor l�quido de litio que transportara la energ�a calor�fica y pudiera servir, adem�s, como un generador de tritio por el bombardeo de los neutrones a los n�cleos de litio.
En la cuarta reacci�n que produce protones muy energ�ticos, con 4/5 partes de la energ�a producida en cada reacci�n, la energ�a cin�tica podr�a convertirse directamente en energ�a el�ctrica mediante su conducci�n por electrodos apropiados.
Un sistema menos favorable energ�ticamente pero m�s f�cil de realizar en la pr�ctica es un plasma de dos componentes en que se inyecta continuamente en el sistema una corriente de iones de energ�a mucho mayor que la energ�a del plasma. Se ha probado con buen �xito, asimismo, la inyecci�n a contracorriente de deuterones y tritones.
Todas estas reacciones ser�n importantes en un tokamak, aunque una o m�s de ellas podr�n tener mayor relevancia. Se espera que las dos primeras reacciones ocurran m�s frecuentemente.
Otra reacci�n que se estima podr�a ocurrir con un gran desprendimiento de energ�a, es la uni�n de un prot�n con un n�cleo de tritio, y la formaci�n de un n�cleo de helio 4.
La reacci�n m�s importante para producir tritio consiste en la colisi�n de un neutr�n con un n�cleo de litio 6 a fin de producir un n�cleo de tritio y otro de helio 4. Pero la reacci�n de un n�cleo de deuterio con uno de litio 6, aunque no produce tritio sino �nicamente helio, tiene la ventaja de ser muy energ�tica. El tritio se obtiene tambi�n de la reacci�n deuterio-deuterio ya mencionada.
Una instalaci�n para producir energ�a por medio de la fusi�n debe hacer un uso eficiente de la energ�a, procurando economizar las p�rdidas del plasma y de su energ�a. Entre las principales causas de p�rdidas que se tienen en la actualidad, se encuentran:
1) La falta de estabilidad magnetohidrodin�mica o del fluido.
2) La falta de equilibro del plasma.
3) La presencia de difusi�n que produce microinestabilidad.
El proceso b�sico de p�rdida de energ�a es por radiaci�n bremsstrahlung de los electrones, como consecuencia de colisi�n coulombiana a base de iones. La rapidez de obtenci�n de energ�a de fusi�n y la rapidez de p�rdida por radiaci�n dependen ambas de procesos binarios y por lo mismo del cuadrado de la densidad, pero ambos dependen en forma distinta de la temperatura. A una cierta temperatura cr�tica, que es diferente para cada reacci�n, domina el t�rmino de producci�n sobre el t�rmino de p�rdida y se desencadena un proceso continuo de reacciones de fusi�n controlada. La temperatura cr�tica en la reacci�n m�s favorable deuterio-tritio es de 45 millones de grados Kelvin, 150 mil veces m�s temperatura que la del cuerpo humano. Pero una vez alcanzado este nivel m�nimo, los productos de la reacci�n elevar�n la temperatura del plasma hasta un valor de trabajo sobre dos y cinco veces el valor de arranque.
Entre las diversas inestabilidades contra las cuales deben luchar los investigadores
a fin de evitar la desaparici�n r�pida del plasma se encontr� la inestabilidad
llamada bucle. Este nombre le viene de que la columna hace una desviaci�n de
su camino recto, y �sta se amplifica por la din�mica, lanzando al plasma contra
las paredes del contenedor. A otro tipo se le llama microinestabilidad porque
nace en una regi�n muy peque�a del espacio, pero a continuaci�n se infla como
si estuvi�ramos inyect�ndole inestabilidad.
En un tokamak se descubri� que una forma de combatir la inestabilidad era lograr que las l�neas del campo se torcieran girando alrededor de los dos radios del toro, como se ve en la figura 23.
En la conferencia internacional realizada en Culham, Inglaterra, en 1965, los cient�ficos sovi�ticos anunciaron que hab�an mejorado por diez veces los tiempos de confinamiento en sus m�quinas tokamak, pero no se les dio cr�dito.
Estos resultados se obtuvieron en los Tokamaks T-3 y TM-3, bajo la direcci�n de L. A. Artsimovich.
En la conferencia internacional llevada a cabo en 1968 en Novosibirsk, los valores de temperatura, densidad y tiempo de confinamiento de los tokamaks sovi�ticos, se mostraron superiores a los de otros equipos de confinamiento magn�tico. Estos valores fueron superados de nuevo por un factor diez veces mayor. El informe sovi�tico tuvo todav�a la incredulidad de los cient�ficos occidentales por el m�todo para deducir la temperatura de los electrones a partir de mediciones de los campos magn�ticos, en lugar de los m�todos de detecci�n por l�ser, preferidos por los occidentales.
En la primavera de 1969 Artsimovich visit� los Estados Unidos con el prop�sito de participar en la Reuni�n Pugwash sobre desarme, y aprovech� el viaje para impartir algunas conferencias sobre tokamaks en el Instituto Tecnol�gico de Massachusetts.
Posteriormente, en 1969, Artsimovich convino con Pease, de los laboratorios
Culham de Inglaterra, la visita de un grupo de cient�ficos ingleses para medir
con t�cnicas de diagn�stico con l�ser, las propiedades f�sicas del plasma producido
en los tokamaks sovi�ticos del Instituto Kurchatov en Mosc�. Las medidas se
realizaron en el tokamak T-3, y en agosto de 1969 los brit�nicos
concluyeron en que la temperatura deducida por los sovi�ticos coincid�a con
su propia medici�n.
Investigaciones posteriores de los sovi�ticos en el tokamak TM-3 indicaron que la interpretaci�n de los cient�ficos norteamericanos para dudar de aquellos resultados tambi�n estaba fundada, y que una medici�n del equipo ingl�s en el TM-3, en lugar del T-3, hubiera retrasado la historia de los progresos del tokamak en Occidente.
Los resultados ingleses se presentaron en septiembre de 1969 en la reuni�n internacional de Dubna, en la Uni�n Sovi�tica.
Poco a poco los tokamaks se fueron convirtiendo en los equipos favoritos para experimentar la fusi�n nuclear.
Al mismo tiempo se desarrollaron varias tecnolog�as para colaborar en este proceso. Las primeras fueron el desarrollo de grandes campos magn�ticos y de altos vac�os. Subsisten en nuestros d�as muchos problemas tecnol�gicos para mejorar la operaci�n de los tokamaks. Entre �stos, pueden mencionarse los de metalurgia por requerirse estructuras met�licas capaces de resistir enormes esfuerzos provocados por los campos magn�ticos. Se desarrollaron por eso los estudios de los aceros inoxidables austen�tico y el martens�tico. Para poder incrementar los campos magn�ticos se estudian nuevas aleaciones de niobio-aluminio y niobio-estroncio, las cuales son resistentes y superconductoras. Otros procesos por desarrollar son los robots necesarios para el remplazo y movimiento de los productos radiactivos y descubrimiento de los materiales capaces de absorber el flujo muy intenso de neutrones.
Las impurezas de ox�geno, carbono y metales de las bombas de vac�o son obst�culo para producir mayores temperaturas y densidades. Al atenderse este problema, se logr� doblar el valor de la densidad y las p�rdidas de potencia por radiaci�n se redujeron de entre 70 y 100% de p�rdida a un 25%.
Al convencer el �xito de los tokamaks, �stos fueron invadiendo todos los pa�ses. En Europa se tienen proyectos colectivos y tokamaks con diversos prop�sitos. Destacan en la actualidad los tokamaks ASDEX, ASDEX UPGRADE, W7 y W&AS del Instituto Max Planck, en Alemania. Los tokamaks DITE y COMPASS de Culham, Inglaterra. Los italianos se han anotado �xitos espectaculares con los tokamaks de Frascati, entre los que se tienen ahora el FT y el FTU, aunque tambi�n destaca el RFX de Padua. En Francia, adem�s de los de Fontenay y Grenoble, es importante el TORE SUPRA de Cadarache. En Holanda se cuenta con el TEXTOR de la ciudad de Julich. Se ha establecido una divisi�n del trabajo entre ellos; as�, TORE SUPRA ensaya bobinas superconductoras, FTU en Frascati se dedica a alcanzar valores muy altos del campo, ASDEX-UPGRADE de Garching prueba un divertidor, COMPASS en Culham estudia la estabilidad en peque�o, etc. Adem�s, en B�lgica se desarrolla el sistema de calentamiento Ion Ciclotr�n para el tokamak TEXTOR de Julich; Holanda est� encargada del desarrollo del calentamiento Electr�n Ciclotr�n para usarse en el TFR de Fontenay, y Dinamarca construye el lanzador de p�ldoras para el mismo TFR.
Los Estados Unidos han establecido muchos valores m�ximos en sus tokamaks. Destacan los Alcator del Instituto Tecnol�gico de Massachusetts, y el Ormack de Oak Ridge como los que tuvieron los primeros �xitos. El Alcator A fue propuesto en 1967 y qued� listo para operaci�n en 1972. Sus radios menor y mayor se eligieron 10 y 54 cm, respectivamente. El Ormack de Oak Ridge principi� a operar en 1971 y para 1973 ya se hab�a construido ah� otro tokamak, llamado Elmo Bumpy Torus.
En la vecindad de 1975 se rompe el r�cord del valor del par�metro de Lawson en el Alcator A del Instituto Tecnol�gico de Massachusetts. Las m�quinas Alcator se dise�aron con mayores magnetos en menores tama�os que los tokamaks que los precedieron. Se esperaba obtener con ellos valores m�s altos del par�metro de confinamiento debido a su capacidad de permitir una mayor densidad de corriente sin caer en la inestabilidad. El Alcator A establece tambi�n un r�cord de temperatura de 11 millones de grados Kelvin.
El mejor valor del tiempo de confinamiento del Alcator A fue de 20 milisegundos.
De los estudios hechos con la teor�a cl�sica del calor, se predijo que el tiempo
de confinamiento deber�a disminuir al aumentar la densidad del plasma, por volverse
un mejor conductor t�rmico. Se tuvo una sorpresa cuando se verific� lo contrario,
debido al transporte an�malo de calor por electrones en el plasma del tokamak.
El transporte de calor hacia el exterior del plasma se produce con distinta
rapidez en los iones y los electrones. Los electrones dominan a densidades bajas.
La conducci�n de calor por electrones del plasma es mucho mayor de lo que se
esperar�a seg�n la teor�a cl�sica del calor, en perjuicio de un mayor valor
del tiempo de confinamiento, que se hubiera esperado de los c�lculos te�ricos.
En ausencia de una teor�a para explicar el transporte an�malo de los electrones,
se han obtenido leyes emp�ricas de escalamiento. Quiz� la utilidad mayor del
Alcator A fue la obtenci�n de estas leyes emp�ricas. El escalamiento Alcator
descubri� que el tiempo de confinamiento es directamente proporcional a la densidad,
aunque la predicci�n te�rica hubiera esperado una disminuci�n con la densidad.
Alcator A pudo generar una gama muy amplia de densidad de plasma, mayor que
la obtenida por otros tokamaks y permiti� entonces un mejor estudio de los cambios
provocados por la densidad.
Para obtener mayores densidades se incrementa la corriente el�ctrica de la columna del plasma. El l�mite superior de dicha corriente es la condici�n de estabilidad de Kruskal-Shafronov, seg�n la cual la torcedura helicoidal dada al campo magn�tico toroidal del tokamak por la corriente del plasma debe ser suficientemente peque�a para que las l�neas del campo den una vuelta al toro en la direcci�n toroidal del c�rculo mayor, antes de completar una vuelta en la direcci�n poloidal del c�rculo menor. Este l�mite de inestabilidad magnetohidrodin�mica impuesto a la corriente de carga en el plasma, se ha visto, es proporcional al cociente del campo magn�tico toroidal entre el radio mayor. La dimensi�n compacta de los aparatos Alcator ayud� en las dos formas posibles: en campo fue el m�s alto posible tanto por avances tecnol�gicos como por consumo de potencia, y, adem�s, el radio mayor se redujo recortando la longitud del camino en la direcci�n toroidal. Ambas caracter�sticas del dise�o contribuyeron a mejorar la condici�n de estabilidad de Kruskal-Shafronov.
El nombre Alcator es un derivado del lat�n (altus campus) que hace referencia al intenso campo obtenido. Se usaron para este equipo grandes electromagnetos dise�ados en forma especial en los laboratorios del Instituto Tecnol�gico de Massachusetts. El Alcator A alcanz� el valor de 10 tesla. Su sucesor, el Alcator C, fue dise�ado para llegar hasta 14 tesla. Con estos campos intensos y un radio menor, Alcator A logr� una corriente de plasma diez veces mayor de la disponible en los tokamaks ya existentes en la vecindad de 1975.
El Alcator C se construy� como resultado de la experiencia y escalamientos obtenidos en el Alcator A. El Alcator C es tambi�n un tokamak compacto de campo magn�tico muy alto, construido en el Instituto Tecnol�gico de Massachusetts, y que principi� a operar en 1978. En este tokamak se eligi� la raz�n del radio de la secci�n circular respecto al radio mayor, m�s grande que la proporci�n encontrada en el Alcator A. Esta modificaci�n del dise�o se basaba en c�lculos de difusi�n de calor y extrapolaci�n de los datos disponibles de todos los tokamaks en operaci�n. Se pensaba entonces que el tiempo de confinamiento aumentaba con el cuadrado del radio menor, sin influir mucho el valor del otro radio. Los radios mayor y menor se eligieron con valores de 64 y 16.5 cm.
Los dise�adores esperaban alcanzar en Alcator C un tiempo de confinamiento mayor de 50 milisegundos, y sin embargo el primer resultado fue de s�lo 35 milisegundos. La densidad alcanz� los mismos valores obtenidos con Alcator A, y el par�metro de Lawson, producto de estos dos n�meros, exced�a muy poco al valor r�cord obtenido en la m�quina menor.
Se esperaba en 1978, al arrancar el Alcator C, un tiempo de confinamiento varias veces mayor del obtenido. Al variar en el Alcator C el radio menor de la columna del plasma se descubri� en �l un cambio del tiempo de confinamiento aumentando proporcionalmente al radio menor, y no como el cuadrado del radio menor, como se hab�a observado en el Alcator A. Al variar tambi�n el radio mayor se descubri� entonces una variaci�n del tiempo de confinamiento con el cuadrado del radio mayor.
El Gran Toro de Princeton rompe en 1978 el r�cord de temperatura de 80 millones de grados Kelvin. Este tokamak empez� a operar en 1975; antes de �l se construyeron en Princeton el tokamak Sim�trico en 1970 y el Compresor adiab�tico toroidal, en 1972.
En 1980, se obtuvo una temperatura r�cord en el tokamak PLP de
Princeton de m�s de 80 millones de grados Kelvin, con un par�metro de Lawson
de 1019 s/m3.
Las dificultades del Alcator C se superaron como consecuencia de la colaboraci�n con el grupo de Oak Ridge, que hab�a desarrollado durante diez a�os una t�cnica de alimentaci�n del combustible del tokamak por medio de balitas congeladas. Se introdujeron a la corriente de Alcator C p�ldoras congeladas de 1 mm de largo con un rifle neum�tico, con una velocidad de 1 km por segundo. Estas balitas, en gran n�mero, se colocaron en el centro de la corriente de plasma, y esta t�cnica produjo un incremento deseado de la densidad y del tiempo de confinamiento.
Las bobinas magn�ticas de Alcator C fueron mejoradas y la m�quina se estuvo optimizando, hasta poder anunciar un valor r�cord del par�metro de Lawson superior al criterio requerido de arranque.
En noviembre de 1983 el criterio de Lawson se alcanz� en el tokamak Alcator C del Instituto Tecnol�gico de Massachusetts, aunque con una temperatura cinco veces menor que la requerida para lograr la fusi�n de arranque del plasma de deuterio y tritio de unos 17 millones de grados Kelvin, despu�s de cinco a�os de pocos resultados. El paso esencial para lograr esta meta fue ese m�todo de introducci�n del combustible. En esta ocasi�n, en que el deuterio se introdujo en la forma de peque�as p�ldoras congeladas, se obtuvo un perfil de densidad m�s favorable en la columna del plasma que por otros m�todos. Este perfil de densidad parece tener un efecto profundo sobre el transporte de calor hacia el l�mite del plasma, aunque la causa no sea bien conocida. La operaci�n �ptima del tokamak depende fuertemente sobre los perfiles de densidad, temperatura y corriente. Cualquier desviaci�n de los perfiles �ptimos provoca un incremento del transporte de calor. Parece haber un cambio extraordinario en el mecanismo de transferencia de calor cuando se aprovisiona el Alcator C con p�ldoras congeladas. El efecto no est� relacionado exclusivamente con el hecho de haber conseguido un incremento de la densidad. En el Alcator A se hab�an conseguido densidades suficientemente altas para que el transporte de calor fuera dominado por los iones, y entonces la teor�a del comportamiento se conoce bien y concuerda con el experimento. Pero en el Alcator C, antes de ser aprovisionado por p�ldoras, la conducci�n de calor fue demasiado alta, disip�ndose la energ�a. Con el nuevo m�todo de aprovisionamiento se recuper� la validez del acuerdo entre las mediciones y la teor�a.
Desde 1967 Coppi, Rosenbluth y Sagdeev predijeron un transporte i�nico de calor demasiado alto si se presentaba un perfil desfavorable de densidad. Como el tokamak de Frascati y el Alcator A han resultado mejores en ese sentido, se postula que ambos se hicieron operar con un perfil favorable de densidad, sin propon�rselo.
Para llegar a este valor del criterio de Lawson fue primordial hacer uso de la t�cnica desarrollada en Oak Ridge para introducir en la columna de plasma la sucesi�n de granos congelados de deuterio, disparados en el seno del plasma precalentado. El resultado es un perfil de la densidad muy concentrado en el centro. Se piensa que �sta es la raz�n principal del �xito sin que se previera de antemano. La densidad del plasma alcanz� el valor 1.5 x l09 /m3, la mitad de la m�s alta obtenida en Alcator A y de nuevo volvi� a operar la relaci�n lineal del tiempo de confinamiento con la densidad, deducido en los estudios del Alcator A, y se elev� el tiempo de confinamiento arriba de los 50 ms. El valor del par�metro de Lawson fue de 8 x l019 s/m3.
En 1983 comenzaron a operar dos de los m�s grandes tokamaks, el Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) en Princeton y el Joint European Torus (JET) en Inglaterra. Jap�n entra a esta competencia de grandes reactores con el tokamak JT-60, mientras que los sovi�ticos preparan sorpresas en zonas reservadas del Instituto Kurtachov.
Tambi�n se emplearon en el tokamak TFTR de Princeton las t�cnicas
de alimentaci�n de deuterio congelado en p�ldoras de 3 a 4 mm que se lanzaron
con una ametralladora neum�tica a velocidades de 1 250 m/s. Los disparos se
hacen sobre la columna del plasma calentado previamente por la resistencia de
la corriente. Esta t�cnica produjo en 1986 un valor r�cord de 1.5 x 1020
s/m3 del par�metro de Lawson, cerca del doble del valor obtenido
previamente en el Alcator C, con temperaturas de los iones y electrones en el
centro de la columna con un valor de 15 millones de grados Kelvin. Los radios
mayor y menor son ahora mucho m�s grandes, iguales a 2.65 y 1.1 m respectivamente.
Se estimaba que para 1987 se alcanzar�an las condiciones f�sicas para lograr el arranque de la reacci�n de fusi�n con deuterio y tritio, sin embargo s�lo se usa deuterio en los experimentos porque el tritio es radiactivo, y una descarga de arranque del plasma en su presencia producir�a un flujo de neutrones producto de la fusi�n muy energ�ticos, bastante intenso para complicar la operaci�n y el mantenimiento del reactor, lo cual retrasa, quiz� hasta 1990 la realizaci�n de experimentos con tritio. Obs�rvese que se suponen tres a�os de plazo para lograr el dominio de la tecnolog�a del tritio, no obstante que las inversiones en este terreno son de cientos de millones de d�lares y trabajan en estos problemas todos los pa�ses m�s ricos del mundo.
Hay nuevos tokamaks en proyecto, los tokamaks NET y DEMO de la Comunidad Europea, el FED de los Estados Unidos que debe abandonarse por tener una relaci�n enorme costo/beneficio y otros tokamaks para prop�sitos diferentes donde se resuelven los problemas tecnol�gicos. Estos proyectos son a largo plazo, por ejemplo el NET se definir� a partir de 1984, despu�s del predise�o, dise�o de detalle y licenciamiento, la decisi�n de construcci�n se tomar� hasta 1992.
Existe tambi�n el proyecto de construir un tokamak donde concurran cient�ficos y t�cnicos de Europa, Estados Unidos, Jap�n y la Uni�n Sovi�tica promovido por la Agencia Internacional para la Energ�a At�mica; se inici� en 1979 y han participado en �l m�s de doscientos cient�ficos. El nombre de este proyecto internacional es el de Internacional Tokamak Reactor (INTOR).
En el futuro seguiremos oyendo la historia de los tokamaks y de la forma como concurren a la soluci�n de los problemas de la energ�a por lo cual cierro este libro con un hasta luego.
Antes de terminar, agradezco a las personas que me ayudaron en la edici�n del mismo, y al profesor Carlos Graef por las pl�ticas transcritas en �l.
