El equipo internacional del proyecto Gyrokinetics, en el que participa el Centro para la Ciencia CSC de Finlandia, ha realizado nuevos avances en la simulación “giroquinética a la turbulencia del plasma”, un procedimiento necesario para entender ese proceso que previsiblemente mejorará el rendimiento de los dispositivos de fusión por confinamiento magnético. Este tipo de fusión posee potencial para cubrir gran parte de las necesidades de energía del mundo en el siglo XXI, de modo seguro y responsable con el medio ambiente.
La aplicación práctica se ve obstaculizada por el comportamiento complejo de los plasmas de alta temperatura en los que no se producen colisiones (gases ionizados) en campos magnéticos intensos. Dichos plasmas están sometidos a la “microturbulencia” generada por los gradientes de densidad y temperatura, que da lugar a pérdidas térmicas y de partículas, y por tanto impide que el plasma llegue a un estado de “combustión”.
Para comprender y controlar la “microturbulencia” del plasma es necesaria la simulación, pero debido a que en los plasmas de fusión no se producen prácticamente colisiones, se descartan las descripciones tridimensionales (es decir, en el espacio) de fluidos, sustituyéndolas por una descripción “hexadimensional” (es decir, en el espacio de fases). Afortunadamente, en escalas espacio-temporales muy reducidas –como el movimiento de rotación de partículas en torno a líneas de campo magnético–, es posible eliminar analíticamente varios procesos de las ecuaciones básicas, transformando el problema en “pentadimensional”. Ello reduce muchos órdenes de magnitud los requisitos de potencia de computación, sin perder precisión.
Este enfoque se denomina “giroquinética”, que ha dado nombre al proyecto. Gyrokinetics se llevó a cabo en 2006 y 2007 por investigadores del Instituto Max Planck de Física del Plasma de Garching (Alemania), y de la Escuela Politécnica General de Lausana, en Suiza, utilizando recursos de DEISA, bajo los marcos denominados DECI y JRA3. Como resultado de ello, el grupo de investigación pudo mostrar que ciertos procesos turbulentos a pequeña escala pueden realizar importantes aportaciones al transporte de calor global por los electrones del plasma. En particular, resultó que habitualmente se da una separación de escala entre el transporte térmico de iones y electrones. Si bien los primeros son transportados de modo más o menos exclusivo por fluctuaciones de elevada longitud de onda, una proporción significativa de los segundos puede transportarse a escalas mucho más pequeñas.
Estas conclusiones representan un nuevo avance en el conocimiento de la física del transporte turbulento en plasmas magnetizados, y tendrán consecuencias sustanciales en simulaciones del toroide completo de los grandes dispositivos de fusión, como el Reactor Termonuclear Experimental Internacional ITER.
En la región del polo sur de la Luna existen zonas donde nunca luce el Sol y otras donde siempre llegan sus rayos. Para que los vehículos puedan operar en esas condiciones, y con fondos de la Agencia Espacial Europea, investigadores de España y Reino Unido desarrollan sistemas que combinan paneles solares, baterías y generadores termoeléctricos de radioisótopos.
La metodología diseñada por la Universidad de Murcia y el CSIC identifica las regiones donde el sol y el viento ofrecen, conjuntamente, menos fluctuaciones en la producción de energía. A través de la sistema Climax se pueden planificar el emplazamiento y uso compartido de estas renovables para aumentar la estabilidad del suministro.
