Download - El Tokamak
El Tokamak es sin duda la
configuración magnética que, en la actualidad, tiene más posibilidades de
convertirse en la base del primer reactor comercial de fusión termonuclear. El
motivo es fácil de comprender si nos fijamos en el progreso de la investigación y
explotación de dicho concepto desde los años 70. Recordemos, para ello,
cuales eran las condiciones de Break-even (para la cual se equilibran la
potencia perdida del plasma se equilibra con la aportación externa),
y de ignición (en que el plasma es capaz de compensar las pérdidas sin
necesidad de aporte externo),
de un plasma termonuclear, que ya discutimos al principio del capítulo anterior.
n m s
e > × ⋅19 −3
τ 3 10
n m s
e⋅ > × ⋅20 −3
τ 2 10El Tokamak
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Evolución del tiempo de confinamiento obtenido durante experimentos en
distintos Tokamaks [JET (EU), JT-60 (Japón) y TFTR (USA)]
En la Figura 4.1se muestra el progreso conseguido en los últimos treinta
años. En el eje horizontal se muestra la temperatura del plasma, mientras que
en el eje vertical se muestra el producto ντε
. Como puede verse, varios
Tokamaks han alcanzado ya valores sobre la curva de Break-even (JET, en el
Reino Unido y JT-60, en Japón), una vez extrapolados los resultados de D-D a
D-T. Esto se hace así debido a que el tritio es radiactivo. Por ello, rara vez se
utiliza en los actuales experimentos que buscan soluciones a muchos de los
problemas fundamentales que aun persisten. Sin embargo, varios experimentos
llevados a cabo en varios Tokamaks (entre ellos el JET) apoyan la bondad de
estas extrapolaciones.
La Figura también muestra que la progresión del concepto Tokamak ha
sido impresionante: el tiempo de confinamiento se ha incrementado en cuatro
órdenes de magnitud en los últimos treinta años. Como puede también verse en El Tokamak
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la figura, se espera que el proyecto ITER, actualmente a la espera de un
acuerdo entre la Comunidad Europea y Japón para su ubicación final,, supere la
barrera de ignición, demostrando así la viabilidad del concepto Tokamak para la
construcción de un reactor de fusión comercial.
3.2 Mecanismos de transporte en un Tokamak
¿Por qué resulta tan difícil alcanzar los tiempos de confinamiento del
plasma necesarios para superar el Break-even y alcanzar la ignición? La
respuesta es tan sencilla como difícil la resolución del problema que origina:
porque se fuerza al plasma a estar en un estado muy lejano al de equilibrio
termodinámico. Ciertamente, en estos dispositivos se obliga a que tanto la
densidad como la temperatura del plasma soporte enormes gradientes entre el
centro y el borde del dispositivo. Como respuesta a la existencia de dichos
gradientes, se activan diversos mecanismos de transporte que tratan de
devolver al sistema al equilibrio, expulsando el plasma del dispositivo. Por ello,
los tiempos de confinamiento del plasma son tan cortos. Y por ello es necesario
estar suministrando al plasma energía externa constantemente!
Fig. 4.2: Sección toroidal de una familia de superficies magnéticas.El Tokamak
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Para entender mejor la naturaleza de estos gradientes necesitamos dar
algunos detalles de cómo se confinan las partículas cargadas en estos
dispositivos magnéticos. Puesto que el campo magnético viene determinado por
las ecuaciones de Maxwell, las líneas magnéticas de una configuración
magnética de tamaño finito no pueden tener una forma y disposición arbitraria.
Es fácil ver que cada línea ha de estar contenidas necesariamente dentro de
una superficie cerrada que se llama superficie magnética. Además, el conjunto
de todas las superficies que contienen alguna línea forma una familia con la
topología de un conjunto de toros anidados unos dentro de otros. En el espacio
de la configuración se distinguen entonces tres direcciones, dos sobre los toros
(la poloidal y la toroidal, según se recorra el toro respectivamente en su
dirección más corta o más larga), y otra perpendicular a los mismos que se
llama dirección radial (ver Fig. 4.2). A la superficie más interna de la familia
(que degenera necesariamente en una curva) se le llama eje magnético, y
constituye el centro del dispositivo. La última superficie de la familia o LCFS (del
inglés, Last Closed Flux Surface), es la que está más cerca de las paredes del
reactor, estando determinada su posición exacta a través de un limitador o de
un divertor. Los gradientes de densidad y/o temperatura se establecen, por
tanto, en la dirección radial ya que se deben a la interacción del plasma con las
paredes frías del reactor, que son capaces de intercambiar partículas y
temperatura con el plasma. Como resultado, tanto la densidad del plasma como
su temperatura es mucho mayor en el centro del dispositivo (eje magnético) que
en los bordes. Dentro de cada superficie magnética, en cambio, apenas existen
gradientes ya que el movimiento libre de las cargas a lo largo de las líneas hace
que se equilibre cualquier diferencia muy rápidamente. El Tokamak
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Fig. 4.3: Transporte perpendicular a las líneas magnéticas mediado por
colisiones entre partículas cargadas.
Por tanto, es claro que el plasma confinado en el Tokamak está forzado
a permanecer muy lejos del equilibrio manteniendo importantes gradientes en la
dirección radial, tanto de densidad como de temperatura. ¿Cómo intenta el
sistema recuperar el estado de equilibrio? Pues activando diversos
mecanismos de transporte que tratan de relajar dichos gradientes mediante la
expulsión de plasma fuera del sistema. El mecanismo más básico por el que el
sistema trata de relajar los gradientes es lo que se conoce por transporte
colisional. Para entender en que se basa, es necesario comprender primero
como se confinan las cargas (electrones y iones) en el Tokamak. Para ello, ha
de tenerse en cuenta primero que, en primera aproximación, toda carga
describe una órbita helicoidales de radio ρL (el radio de Larmor) a lo largo de las
líneas magnéticas. En segundo lugar, recuérdese que todas las líneas
magnéticas de la configuración tienen que estar contenidas dentro de alguna
superficie magnética. Uniendo ambos hechos, se concluye que ninguna
partícula cargada presente en la configuración puede alejarse de la superficie
magnética que contiene a la línea magnética alrededor de la cual gira mas allá
de una distancia del orden del radio de Larmor. De esta forma, se consigue el
confinamiento radial de las cargas. El Tokamak
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Por supuesto, las cosas no son tan fáciles debido a que siempre existirá
más de una única partícula en nuestro dispositivo. Es, por tanto, posible que
estas partículas colisionen entre sí, de forma que la orientación del vector
velocidad de cada una de ellas puede cambiar, como resultado de dicha
colisión. Al cambiar de orientación su velocidad tras el choque, las partículas
pueden pasar a girar alrededor de alguna otra línea magnética, distante de la
original como mucho en ρL
(ver Fig. 4.3). De esta forma, la partícula puede
desplazarse radialmente hacia fuera, o hacia dentro.
La combinación de la existencia de estas colisiones con un gradiente
radial de densidad o temperatura proporciona el mecanismo de transporte que,
en plasmas, se conoce como transporte colisional ó clásico. Esto es así ya
que, la existencia de un gradiente de densidad, hace que sea más probable el
que partículas del interior se desplacen radialmente hacia fuera, que el que
partículas de la parte externa se desplacen radialmente hacia adentro.
Simplemente porque hay más partículas dentro que fuera. De esta forma,
aparece un flujo difusivo neto de partículas hacia fuera, que sólo desaparece
cuando dicho gradiente deja de estar presente. Es por ello, que se dice que el
establecimiento del gradiente activa este mecanismo de transporte. Algo similar
ocurre también en el caso de que exista un gradiente de temperatura.
Ciertamente, en un Tokamak las cosas son aún más complicadas ya que
el hecho de que el campo magnético no sea homogéneo hace que las
trayectorias de las partículas no sean estrictamente helicoidales, sino que su
movimiento tenga una componente transversal a las líneas magnéticas que se
conoce como deriva, que hace que las pérdidas colisionales sean aún mayores.
A este tipo de transporte, basado en las colisiones pero en el que se tiene en
cuenta la geometría del campo confinante, es a lo que se llama como
transporte neoclásico. El Tokamak
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Fig 4.4: Transporte turbulento de partículas a través de una cadena de vórtices.
Las colisiones no son, sin embargo, el único mecanismo del que se vale
el sistema para intentar recuperar su equilibrio termodinámico. Existe también lo
que se conoce como turbulencia. Éste es un fenómeno familiar de la física de
fluidos que aparece cuando la velocidad del fluido excede un cierto valor crítico.
En ese momento comienzan a excitarse algunos de los modos normales del
sistema, alimentándose para ello de la gran cantidad de energía libre que existe
repartida por todo el fluido en forma de energía cinética. Los modos crecen
primero linealmente, sin interaccionar entre sí. Pero cuando su amplitud crece lo
suficiente, su mutua interacción genera las familiares estructuras rotantes
conocidas como vórtices. Su tamaño y su frecuencia de giro vienen
determinados en cada punto por cuales sean las escalas temporales y
espaciales que pueden disipar más fácilmente la energía libre que los alimenta.
Los vórtices desarrollan comportamientos dinámicos muy complejos, todos ellos
encaminados a disipar esta energía lo más eficientemente posible. A veces se
dividen en vórtices más pequeños, y otras se funden entre sí para acceder a
escalas mayores. También se desplazan hacia zonas donde abunde la energía
libre. Su destino final depende de la existencia de un aporte constante de
energía externa. Si este no existe, desaparecen una vez han disipado la energía
libre que los originó. En caso contrario, se alcanza una distribución estacionaria
de vórtices que disipan una potencia igual a la suministrada. El Tokamak
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En un plasma confinado magnéticamente las cosas son similares,
aunque con un nivel extra de complejidad: la energía libre no se encuentra
espacialmente distribuida en forma de energía cinética. Por el contrario, está
localizada sobre algunas superficies magnéticas que, por diversos motivos,
favorecen la excitación de modos normales. Sobre estas superficies aparecen
vórtices (ver Fig. 5) que no se desplazan libremente, sino que permanecen
anclados a ellas hasta que la energía libre local se disipe. Un caso típico es el
de aquellos modos asociados a que el gradiente local de presión exceda un
cierto valor crítico. Entonces, se desarrollan vórtices en dicha superficie que
tratarán de llevar al gradiente de nuevo por debajo del valor crítico. Para ello,
inducirán flujos radiales que dirigirán energía y partículas hacia superficies
vecinas. Al igual que en el fluido, la dinámica dependerá de la existencia de una
fuente externa que mantenga el gradiente por encima del crítico. Si no existe,
los vórtices desaparecerán tras relajarlo. Pero en caso contrario, se establece
un régimen turbulento estacionario en el que los vórtices se mantienen,
transportando radialmente una potencia igual a la aportada externamente. Dicho
mecanismo es lo que se conoce por transporte turbulento.
Fig. 4. 5: Vórtices en una simulación de turbulencia en un tokamak (Fuente: Oak Ridge
National Laboratory (Tennessee, EE.UU.)).El Tokamak
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3.3 Modos de confinamiento en un Tokamak
En un primer momento se pensó que el transporte en un Tokamak
seguiría un comportamiento esencialmente difusivo. Es decir, se podría
caracterizar por un coeficiente de difusión D, de forma que el tiempo de
confinamiento fuera:
El coeficiente de difusión debería de poder estimarse como suma de dos
contribuciones:
cada una de las cuales podría estimarse como el cociente entre el cuadrado de
la longitud característica del proceso (el radio de Larmor en el primero, y el
tamaño típico del vórtice turbulento en el segundo) y el tiempo característico del
mismo (la frecuencia de colisión y la frecuencia de giro del vórtice,
respectivamente). Puesto que teóricamente se predijo que el tamaño de los
vórtices debería de ser proporcional al radio de Larmor, esto implicaría que el
cociente rL/a sería la cantidad fundamental que determinaría el tiempo de
confinamiento.
Desgraciadamente, no es esto lo que se observa en los experimentos. El
plasma confinado pasa por una serie de regímenes, a medida que se aumenta
la potencia con la que se le calienta, en los cuales las propiedades de transporte
del sistema son muy diferentes:
D
a
E
2
τ ∝D=Dneocl
+ DturbEl Tokamak
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Fig. 4. 6: Modos de confinamiento de un plasma Tokamak
El modo Ohmico: en los primeros experimentos, el plasma era calentado por
efecto Joule a partir de la corriente que el transformador central inducía en el
plasma. Aparentemente, el transporte en dicho plasma estaba bien descrito por
un coeficiente de difusión como el que mencionamos antes. Pero,
desgraciadamente, existe un límite a la temperatura que puede alcanzar el
plasma con este método ya que la resistividad del plasma disminuye con la
temperatura y, por tanto, la energía disipada por calentamiento.
El modo L: se tuvo, por tanto, que recurrir a métodos externos de calentamiento
tales como ondas electromagnéticas que resonaban con el plasma y lo
calentaban, o haces de neutros rápidos que se inyectaban en el plasma y que,
además de ionizarse aumentando la densidad del plasma, intercambiaban su El Tokamak
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energía con el plasma circundante a través de choques. El tipo de perfiles que
se encontraron se muestran en la Fig. 4.6. Se trata de perfiles muy curiosos,
que se llamaron canónicos. ¿El motivo? Que se encontraban perfiles de forma
casi idéntica, independientemente de cómo se distribuyera espacialmente la
potencia con la que se calentaba al plasma (ver Fig. 4.7). Este hecho está en
contradicción con un modelo de transporte por difusión. Además, se encontró
que rL/a no era ya la longitud característica del transporte en estos plasmas
(escalado giro-Bohm), sino que lo era el radio menor, a. Dicho comportamiento
es lo que se conoce como escalado Bohm del tiempo de confinamiento. De
alguna forma, parecía que el plasma era capaz de sentir como de grande era el
sistema, y adaptar las pérdidas a ello.
Fig. 4. 7: Perfiles canónicos en modo-L.
De alguna forma, la hipótesis de que el transporte turbulento pudiera
describirse mediante un coeficiente de difusión efectivo falla para el modo-L. La
dinámica es mucho más compleja y, aún hoy, no se conoce la explicación al
comportamiento encontrado experimentalmente. Pero aún mas grave, el
comportamiento del tiempo de confinamiento de la energía en modo-L exigía el El Tokamak
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construir dispositivos de fusión tan grandes que la viabilidad económica del
programa de fusión estaba en entredicho. Entonces, se descubrió el modo-H.
El modo H: si seguimos incrementando la potencia en el interior del plasma
llega un momento en que se pasa del modo-L a un nuevo modo de
confinamiento mejorado, que se llama modo H. Este modo se caracteriza por la
formación de un pedestal (ver Fig. 4.7) en el borde del plasma, que actúa como
tapón y que mejora enormemente el confinamiento.
A este fenómeno se le llama barrera de transporte. Es más, se
recupera el comportamiento giro-Bohm! Lo cual permite de nuevo esperar que
se pueda conseguir generar energía de fusión con dispositivos de tamaño
razonable capaces de funcionar en este modo. Teóricamente, la explicación de
que es lo que hace transitar al plasma al modo H sigue siendo un misterio. De
alguna forma, está relacionado con la dinámica de la turbulencia en un campo
magnético no homogéneo. A medida que vamos calentando, existe más energía
a disposición de los vórtices para crecer y hacerse más grandes, y transportar
más plasma fuera del dispositivo. Pero parece llegar un límite a la potencia que
puede alimentar la turbulencia sin que el plasma se ponga a girar sobre sí
mismo. Una vez sucede esto, la energía suministrada se convierte en energía
cinética y no contribuye a aumentar el transporte. De hecho, se trata de una
transición en toda regla, ya que la cantidad de plasma transportada es mucho
menor justo tras la transición en modo H, que justo antes, en modo L.
El Tokamak
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Fig. 4. 8: Barrera de transporte.
Sin embargo, no todo son buenas noticias en el modo-H. A pesar de que
el confinamiento mejora de manera notable, el transporte cambia de forma.
Cuando se sigue aumentando la potencia, aparecen relajaciones más o menos
periódicas del pedestal que dan lugar a intensos flujos de energía y partículas
hacia las paredes del dispositivo. A dichas relajaciones se les conoce como
ELMs (de Edge Localizad Modes). Se han observado distintos tipos, que se
clasifican como tipo-I, tipo-II y tipo-III. El Tokamak
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Fig. 4.9: Descarga típica en el DIII-D Tokamak (San Diego, USA). En el segundo
recuadro (comenzando desde arriba) se muestra la evolución temporal de la potencia
con la que se calienta el plasma. La entrada en modo-H se ve claramente en los
recuadros cuarto y quinto, que muestran la densidad y la energía confinada, que sube
claramente. El cambio brusco en esta última se muestra en el recuadro sexto, que da la
derivada con el tiempo de la energía. Los ELMs de tipo-I pueden verse en el recuadro
tercero, que da idea de las pérdidas de plasma. Como pueden verse, no son regulares
sino concentradas en picos de potencia de muy corta duración y carácter cuasiperiódico.El Tokamak
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Los de tipo-III aparecen muy cerca de la transición L – H, y son
pequeños, por lo que no resultan demasiado preocupantes, a pesar de que se
desconoce su naturaleza. Además, su frecuencia disminuye al aumentar la
potencia externa, por lo que desaparecen rápidamente. Ahora bien, los de tipo I
y tipo II aparecen ya bien entrado el modo H y tienen frecuencia que aumenta
con la potencia externa. Los de tipo I son grandes, periódicos mientras que
los segundos son mucho más pequeños e intermitentes. El que se exciten
unos u otros parece depender de las propiedades de estabilidad del pedestal,
de forma que descargas en las que la configuración es más estable presenta
modos de tipo II, mientras que las menos estables exhiben ELMs de tipo I. Pero
estabilizar estas configuraciones requiere deformar las superficies magnéticas,
lo que no siempre es sencillo de hacer o, incluso, deseable.
El problema que implican los ELMs de tipo I a la hora de construir un
reactor de fusión es el siguiente: el flujo que transportan se deposita en escalas
de tiempos muy cortas sobre los componentes externos del reactor (leasé,
paredes o divertor como se muestra en la Fig. 4.10). Por lo tanto, las potencias
que tienen que asimilar dichos componentes tienen picos gigantescos en el
tiempo, que pueden dañar dichos componentes muy rápidamente. Puesto que,
por ejemplo, el divertor planeado para el futuro Tokamak ITER tiene un precio
orientativo de unos 500M Euros, puede comprenderse que cambiar el divertor a
menudo es un lujo que no se puede permitir si se quiere que el proceso de
generación de energía por fusión sea rentable. Es por ello esencial el
comprender la naturaleza de estos ELMs y, más importante aún, el
encontrar maneras de controlar su tamaño y frecuencia. Ese va a ser
precisamente uno de los temas centrales del presente trabajo. El Tokamak
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Fig. 4.10: Vista poloidal del proyecto ITER. En el se muestra el plasma central (zona I),
la zona del pedestal donde se forma la barrera de transporte (zona II) y la zona de
líneas magnéticas abiertas (zona III) que mueren en el divertor. A las placas de dicho
componente es, por tanto, donde se dirige la potencia que abandona el plasma y, por
ello, es el componente que tiene que acomodar la que se expulsa durante los ELMs. El Tokamak
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Fig. 4.11: Detalle del Divertor diseñado para el proyecto ITER. Los llamados cassetes
son los encargados de soportar la potencia desviada del plasma . Estan refrigerados por
agua a presion (4.3 Mpa) que entra a 100º C y sale a 240ºC(4.5 Mpa) Reemplazar cada
uno de estos cassetes requiere de 8 semanas de trabajo, y reemplazar todo de los que
esta compuesto el Divertor cerca de 6 meses.
Energía Nuclear de Fusión: El Tokamak y el futuro de la energía.
Últimamente he estado viendo vídeos sobre la energía nuclear de fusión. En concreto, sobre los diseños y proyectos actuales en los que se está intentando obtener de una forma segura y viable este tipo de energía y me pareció interesante hablar sobre este tema aquí.
Como introducción, hay que saber que todo proceso de fusión, consiste en la unión de dos núcleos atómicos que dan como resultado uno más pesado, liberándose energía.
La liberación de energía en un proceso de fusión, se rige por la famosa ecuación de Einstein:
De tal forma que al fusionarse dos átomos para dar uno más pesado, esta variación de masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado, daría como resultado, la energía total transformada. ¿Esto es mucho?Pues con 10 gramos de deuterio y 15 gramos de tritio, se podría generar la suficiente energía como para abastecer la demanda de una persona, a lo largo de toda una vida. Visto de otra manera, se aproxima que con un gramo de una reacción de fusión de este tipo, se genera 1000 veces más energía que con 1 gramo de U235.
H2 (D)+ H3(T) —> He4 + n + 18 MeV
Esta reacción pertenece a la fusión que se está estudiando actualmente, y corresponde a la unión de un átomo de Deuterio y otro de Tritio (isótopos del hidrógeno). Como resultado, se forma un átomo de helio.¿Son elementos abundantes? El deuterio se puede sacar del agua de los océanos. De forma concreta, por cada 500 litros de agua, se pueden extraer 10 gramos de deuterio. El tritio, lo obtendríamos del litio. (15 gramos de tritio por cada 30 de litio). Ambos son elementos que podemos considerar inagotables en la naturaleza.
La razón por la que se trabaja con esta reacción específica, se debe a que necesita menor presión que la que tiene lugar en el núcleo solar. (Sería imposible simular esas condiciones de presión). Por el contrario, debemos de aumentar la temperatura hasta 150 millones de grados o incluso más (¡135 millones más que el núcleo solar!)
4×H1 + 2×e- —> He4 + 2 neutrinos + 6 fotones + 26 MeV Reacción de fusión en el núcleo solar.
En vista de los valores numéricos de temperatura que se han mencionado, es lógico pensar que para llevar a cabo una reacción de fusión, se necesita una cantidad de energía inmensa para vencer las fuerzas de repulsión magnéticas y nucleares de los átomos. Nos vamos haciendo una idea por lo tanto de qué condiciones vamos a necesitar. La cuestión es ¿Dónde y cómo podemos recluir deuterio y tritio en estado de plasma a semejantes temperaturas?
Antes de responder a estas preguntas, retrocedamos unos cuantos años en el tiempo.La fusión nuclear, no es un concepto que podamos considerar reciente. De hecho, la primera reacción nuclear, se llevo a cabo en 1952, en el interior de una Bomba de Hidrógeno (o termonuclear).
Explosión bomba de Hidrógeno.
Pero cómo pudieron a hacer para suministrar la cantidad de calor necesaria para ello, si todavía hoy en día se tienen complicaciones. La respuesta está en que, la fusión nuclear, se puede producir fácilmente de forma descontrolada, mediante una reacción en cadena. Lo que quiere decir esto es que, antes de la fusión, la bomba de Hidrógeno explotó como una bomba nuclear convencional de fisión. En ese instante, la temperatura que se genera, es de decenas o cientos de millones de grados, ideal para que posteriormente, se desencadene la fusión nuclear, confiriéndole a la bomba H una potencia varias veces superior a las de Hiroshima y Nagasaki.
Visto esto, a menos que queramos destruir el planeta, no es la forma que nos interesa para obtener la reacción de fusión nuclear, por lo tanto, habrá que construir un avanzado reactor nuclear que lo permita.
Para el estudio y construcción de este reactor, nació en 1986, un proyecto internacional en el que colaboran países como Rusia, la Unión Europea, EEUU, Japón, Canadá y China.Este proyecto, lleva el nombre de proyecto ITER, que en español se traduce como "Reactor Termonuclear Experimental Internacional" y está siendo construido en Cadarache (Francia) y ha supuesto una inversión de 10.300 millones de euros. Se espera que esté completamente operativo para 2020 aproximadamente.
El reactor que están construyendo, consiste en un modelo de Tokamak. (acrónimo ruso que en español se expresa como "Cámara toroidal de bobinas magnéticas").
Sección de un Tokamak.
La estructura de un Tokamak, tiene forma toroidal, como un donuts (pero cuyo interior se encuentra al vacío), de 2 metros de radio interno y 6,2 de radio externo. Lo que sería la superficie del "donuts", en el Tokamak se corresponde con un conjunto de bobinas superconductoras de niobio encargadas de generar un campo magnético cerrado que sigue la trayectoria del toroide (imaginar un hilo que pasa por dentro del donuts, ese sería el campo magnético toroidal) . En el agujero central del "donuts", estaría ocupado por un material por el que se inducirá un campo magnético variable.
Ya tenemos una descripción básica de lo que es un Tokamak. Ahora, interesa saber en qué principios se apoya, cómo sería su funcionamiento y si con esa configuración podría albergar en su interior plasma a temperaturas de 150 millones de grados.
Es evidente que no podemos confinar un flujo de plasma a 150 millones de grados de cualquier forma. Primeramente las paredes del recipiente se desgastarían, el plasma se enfriaría y tendríamos que suministrarle muchísima más energía, de tal forma que ni tan si quiera se llegaría a la condición Break-Even en la que la ganancia de energía es igual a la energía suministrada al sistema.Expliquemos entonces la idea del confinamiento magnético.
El confinamiento magnético, consiste en confinar el plasma girando en el interior del Tokamak e ir elevando su temperatura hasta que se produzca la fusión.Como se sabe, cuando circula una intensidad por una bobina, se genera un campo magnético a lo largo de su eje. Este campo magnético es idéntico al que se forma en el Tokamak. Según la ecuación de Lorentz, cuando una carga eléctrica en movimiento se ve afectada por un campo magnético aparece una fuerza sobre esta que modifica su trayectoria.
Para darle una mayor estabilidad a ese plasma giratorio, se le aplica una corriente de inducción a ese plasma mediante una columna que atraviesa el eje del Tokamak.De esta forma, igualmente que el secundario de un transformador, circulará una corriente eléctrica a lo largo del plasma. Esta corriente, inducirá un campo magnético poloidal a su alrededor y además, contribuirá a un primer calentamiento del plasma, que culminará con un calentamiento mediante radiacción. Todo esto es posible gracias a que el plasma posee cargas eléctricas libres.