Fusion Power: Generación de electricidad mediante el uso del calor de las reacciones de fusión nuclear

Por Fouad Sabry

Qué es la energía de fusión

La energía de fusión es un tipo de producción de energía que se ha sugerido en los últimos años que produciría electricidad mediante el uso del calor producido por los procesos de fusión nuclear. Durante el proceso de fusión nuclear, dos núcleos atómicos más livianos se unen para producir un núcleo atómico más pesado, lo que también da como resultado la liberación de energía. Los reactores de fusión son las máquinas que se construyen para extraer energía de las reacciones de fusión.

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre lo siguiente temas:

Capítulo 1: Energía de fusión

Capítulo 2: Fusión nuclear

Capítulo 3: Tokamak

Capítulo 4: Fusión termonuclear

Capítulo 5: Cohete de fusión

Capítulo 6: Fusión por confinamiento inercial

Capítulo 7: Cronología de la fusión nuclear

Capítulo 8: ITER

Capítulo 9: Reactor de prueba de fusión Tokamak

Capítulo 10: Fusión aneutrónica

Capítulo 11: Factor de ganancia de energía de fusión

Capítulo 12: Magnético fusión por confinamiento

Capítulo 13: Planta de energía de demostración

Capítulo 14: Planta de energía de fusión inercial

Capítulo 15: Fusión de objetivo magnetizado

Capítulo 16: Híbrido de fusión-fisión nuclear

Capítulo 17: Fusión inercial de revestimiento magnetizado

Capítulo 18: Material de plasma

Capítulo 19: Energía de fusión inercial láser

Capítulo 20: Ingeniería de fusión de China Te st Reactor

Capítulo 21: Historia de la fusión nuclear

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la energía de fusión.

(III) Ejemplos del mundo real para la uso de la energía de fusión en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una comprensión completa de 360 ​​grados de las tecnologías de energía de fusión.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que desean ir más allá del conocimiento básico o la información para cualquier tipo de energía de fusión.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 19 oct 2022

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Derechos de autor

Fusion Power Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Portada diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente coincidencia.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Energía de fusión: Generación de electricidad mediante el uso de calor a partir de reacciones de fusión nuclear, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

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www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Había una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea,desde el cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Así que convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20, estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar su conocimiento sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es '¿Cómo elimino el atasco de papel?'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Fusion Power, utilizo muchas herramientas para escuchar datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente pregunta sobre la palabra clave Fusion Power.

Es una mina de oro de conocimiento de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Fusion Power, hechas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a Fusion Power, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo estas preguntas con palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Entonces, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que sea lo más optimizado y específico posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar su conocimiento sobre Fusion Power. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen las personas y responderlos directamente, y agregar perspicacia, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otro modo no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque la fibra sensible y genere una mayor comprensión del tema.

Mantén mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubra tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

El bloque de construcción para escribir este libro incluye lo siguiente:

(1) He dejado de perder el tiempo en ideas viscerales y conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores, llené el contenido del libro con lo que la gente necesita y dije adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

(2) He tomado decisiones sólidas, y he tomado menos riesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y usar los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

(3) He simplificado mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de escribir este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

Para los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... Empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen, y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

La energía de fusión es un tipo de producción de energía que se ha sugerido en los últimos años que produciría electricidad utilizando el calor producido por los procesos de fusión nuclear. Durante el proceso de fusión nuclear, dos núcleos atómicos más ligeros se unen para producir un núcleo atómico más pesado, lo que también resulta en la liberación de energía. Los reactores de fusión son las máquinas que se construyen para extraer energía de las reacciones de fusión.

Tabla de contenidos

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Energía de fusión

Capítulo 2: Fusión nuclear

Capítulo 3: Tokamak

Capítulo 4: Fusión termonuclear

Capítulo 5: Cohete de fusión

Capítulo 6: Fusión por confinamiento inercial

Capítulo 7: Cronología de la fusión nuclear

Capítulo 8: ITER

Capítulo 9: Confinamiento electrostático inercial

Capítulo 10: Reactor de prueba de fusión Tokamak

Capítulo 11: Fusión aneutrónica

Capítulo 12: Factor de ganancia de energía de fusión

Capítulo 13: Fusión por confinamiento magnético

Capítulo 14: Central eléctrica de fusión inercial

Capítulo 15: Fusión de objetivos magnetizados

Capítulo 16: Híbrido de fisión de fusión  nuclear

Capítulo 17: Fusión inercial de revestimiento magnetizado

Capítulo 18: Material orientado al plasma

Capítulo 19: Energía de fusión inercial láser

Capítulo 20: Reactor de prueba de ingeniería de fusión de China

Capítulo 21: Historia de la fusión nuclear

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Energía de fusión

La energía de fusión es un tipo de producción de energía que se ha sugerido en los últimos años que produciría electricidad utilizando el calor producido por los procesos de fusión nuclear. Durante el proceso de fusión nuclear, dos núcleos atómicos más ligeros se unen para producir un núcleo atómico más pesado, lo que también resulta en la liberación de energía. Los reactores de fusión son los nombres dados a las máquinas que están destinadas a aprovechar esta energía.

Para generar un plasma propicio para la fusión, los procedimientos de fusión deben tener combustible, así como un ambiente cerrado que tenga la temperatura, la presión y la cantidad de tiempo necesarias que el ambiente está confinado. El criterio de Lawson se refiere a la combinación específica de estos parámetros que conduce a la creación de un sistema que genera electricidad. El hidrógeno es el tipo de combustible más frecuente que se encuentra en las estrellas, y la gravedad permite duraciones de confinamiento excepcionalmente largas, que son necesarias para alcanzar las condiciones requeridas para la generación de energía de fusión. Debido a que los isótopos de hidrógeno pesados como el deuterio y el tritio (y especialmente una mezcla de los dos) reaccionan más fácilmente que el protio, el isótopo de hidrógeno más común, los reactores de fusión propuestos suelen hacer uso de estos isótopos de hidrógeno pesados. Esto les permite cumplir con los requisitos del criterio Lawson mientras operan bajo condiciones menos estrictas. La mayoría de los diseños se esfuerzan por calentar su combustible a una temperatura aproximada de cien millones de grados, lo que proporciona un obstáculo significativo en el proceso de desarrollo de un buen diseño.

Se anticipa que la fusión nuclear tendrá numerosos beneficios sobre la fisión nuclear cuando se trata de ser una fuente de electricidad. Estos incluyen menos radiactividad mientras la planta está operando, menores cantidades de desechos nucleares de alto nivel, mayores niveles de seguridad y abundante suministro de combustible. Sin embargo, se ha encontrado que es difícil lograr la combinación esencial de temperatura, presión y tiempo de una manera que sea práctica y rentable. La década de 1940 vio el comienzo de la investigación sobre reactores de fusión; Sin embargo, hasta el día de hoy, ningún diseño ha sido capaz de lograr una salida de potencia de fusión que sea mayor que la entrada de energía eléctrica. La gestión de los neutrones que se producen a lo largo de la reacción es una segunda dificultad que afecta a las reacciones frecuentes. Estos neutrones, que se emplean para formar muchos de los componentes que se encuentran dentro de la cámara de reacción, se deterioran con el tiempo.

Los investigadores interesados en la fusión han analizado una serie de ideas diferentes de confinamiento. Al principio, gran parte de la atención se centró en tres sistemas principales: el z-pinch, el estelar y el espejo magnético. El tokamak y el confinamiento inercial (ICF) por láser son los dos diseños que ahora están a la cabeza. El tokamak ITER en Francia y el láser National Ignition Facility (NIF) en los Estados Unidos son dos ejemplos de proyectos de investigación a gran escala que ahora están investigando ambos conceptos. Los investigadores también están buscando diferentes diseños para ver si pueden encontrar alguno que sea más rentable. Existe un creciente interés en la fusión de objetivos magnéticos y el confinamiento electrostático inercial, así como en las nuevas versiones del stellarator, entre estas posibilidades.

Cuando dos o más núcleos atómicos se encuentran lo suficientemente cerca uno del otro durante un período prolongado de tiempo, los procesos de fusión pueden tener lugar porque la atracción nuclear que los une es más fuerte que la fuerza electrostática que los aleja. Esto resulta en la creación de núcleos más pesados. El proceso es endotérmico, lo que significa que se debe agregar más energía para que ocurra para núcleos más pesados que el hierro-56. Los núcleos pesados que son más grandes que los de hierro tienen un número mucho mayor de protones, lo que resulta en una fuerza repulsiva más fuerte. Cuando los núcleos con una masa menor que hierro-56 se combinan, ocurre un evento exotérmico, que resulta en la liberación de energía. Debido a que el núcleo del hidrógeno solo contiene un solo protón, lograr la fusión con él implica la menor cantidad de trabajo y da como resultado la mayor cantidad de producción neta de energía. El hidrógeno es el combustible más simple para ionizar completamente, ya que solo tiene un electrón en su capa de valencia.

Mientras que la fuerza electrostática repulsiva entre los núcleos funciona a distancias más grandes, la fuerza fuerte solo actúa a distancias muy pequeñas (como máximo un femtómetro, que es el diámetro de un protón o neutrón). Para que haya fusión, los átomos de combustible deben estar provistos de una cantidad suficiente de energía cinética para que puedan acercarse entre sí lo suficientemente cerca como para que la fuerza fuerte triunfe sobre la repulsión electrostática que existe entre ellos. La barrera de Coulomb se refiere a la cantidad de energía cinética que debe estar presente para acercar lo suficiente los átomos de combustible. Proporcionar esta energía se puede lograr de varias maneras, como acelerando átomos en un acelerador de partículas o sometiéndolos a temperaturas muy altas.

Cuando la temperatura de un átomo se eleva a un nivel que es más alto que su energía de ionización, sus electrones se eliminan, dejando atrás solo el núcleo. La ionización es el nombre dado a este proceso, y el ion es el nombre dado al núcleo que se produce como consecuencia. Plasma es el nombre dado al producto de este proceso, que es una nube calentada de iones y electrones libres que una vez estuvieron vinculados a ellos. Los plasmas son eléctricamente conductores y magnéticamente sintonizables debido a la separación de las cargas que componen el plasma. Para contener las partículas a medida que se calientan, varios dispositivos de fusión hacen uso de esta propiedad.

El área transversal de una reacción, denotada σ, determina la probabilidad de que se produzca una reacción de fusión.

Esto depende de las velocidades de los dos núcleos en relación entre sí.

En la mayoría de los casos, las velocidades relativas más altas resultan en una mayor probabilidad, sin embargo, la posibilidad comienza a disminuir nuevamente cuando llegas a energías realmente altas.

P_{\text{fusion}}=n_{A}n_{B}\langle \sigma v_{A,B}\rangle E_{\text{fusion}}

Dónde:

P_{\text{fusion}} es la energía producida por fusión, en términos de tiempo y volumen.

n representa la densidad numérica, en términos de especies A o B, de las partículas que están presentes en el volumen.

\langle \sigma v_{A,B}\rangle es la sección transversal de esa reacción, calculada como un promedio a través de las velocidades de todas las dos especies v

E_{\text{fusion}} es la energía liberada por esa reacción de fusión.

Los criterios de Lawson ilustran cómo la cantidad de energía producida por un combustible dado cambia dependiendo de factores como su temperatura, densidad y la velocidad a la que colisiona. Esta ecuación jugó un papel importante en la investigación de John Lawson sobre cómo se puede lograr la fusión utilizando un plasma calentado. Lawson planteó la hipótesis de que habría un equilibrio de energía, como se indica a continuación.

P_\text{out} = \eta_\text{capture}\left(P_\text{fusion} - P_\text{conduction} - P_\text{radiation}\right)

Dónde:

P_{{\text{out}}} es la potencia neta de la fusión

{\displaystyle \eta _{\text{capture}}} es la eficiencia de capturar la salida de la fusión

P_{\text{fusion}} es la tasa de energía generada por las reacciones de fusión

{\displaystyle P_{\text{conduction}}} es la pérdida de conducción a medida que la masa energética abandona el plasma

{\displaystyle P_{\text{radiation}}} es la pérdida de radiación a medida que la energía sale como luz.

La conducción y la radiación contribuyen al agotamiento de la energía en las nubes de plasma. Cuando los iones, electrones o neutros chocan con otras sustancias, típicamente una superficie del dispositivo, y transmiten parte de su energía cinética a los otros átomos, este proceso se conoce como conducción. La energía que escapa de la nube en forma de luz se llama radiación. La temperatura tiene una correlación positiva con la radiación. Estas pérdidas son algo que los sistemas de energía de fusión deben poder superar.

De acuerdo con los criterios de Lawson, un dispositivo que mantiene un plasma termalizado y cuasi-neutro debe proporcionar suficiente energía para compensar la cantidad de energía que pierde el dispositivo. La temperatura y, en consecuencia, la velocidad de reacción por partícula, la densidad de las partículas dentro de ese volumen y, finalmente, el tiempo de confinamiento, que es el tiempo que la energía permanece dentro del volumen, juegan un papel en la determinación de la cantidad total de energía que se libera en un volumen específico. El tiempo de confinamiento fue la principal preocupación que quedó después de abordar las otras variables. Los plasmas que están sujetos a campos magnéticos intensos son susceptibles a una variedad de inestabilidades intrínsecas, que deben suprimirse para lograr duraciones prácticas. La tasa de fuga que se produce como resultado de la difusión clásica puede ralentizarse aumentando la capacidad del reactor, que es un método para lograr este objetivo. Esta es la razón por la que ITER es tan masivo.

Por el contrario, los sistemas de confinamiento inercial alcanzan valores deseables de producto triple al tener mayores densidades e intervalos de confinamiento más cortos que otros tipos de sistemas. La carga inicial de combustible de hidrógeno congelado para el NIF tiene una densidad que es menor que la del agua, y esta densidad aumenta a alrededor de cien veces la del plomo. En estas circunstancias, la velocidad de fusión es tan rápida que el combustible se fusionará en los microsegundos que tarda el calor producido por las reacciones en separar el combustible. En otras palabras, la velocidad de fusión es más rápida que la velocidad a la que el combustible se desintegrará. El NIF también es bastante masivo, pero esto no es una propiedad intrínseca del proceso de fusión; más bien, se debe al diseño de su controlador.

Han surgido muchas ideas diferentes sobre cómo recolectar la energía que se produce por fusión. El primer paso es simplemente calentar el líquido. La reacción D-T, que está ampliamente dirigida, es responsable de la liberación de una parte significativa de su energía como neutrones de movimiento rápido. El neutrón, que no tiene carga eléctrica, no se ve afectado por el sistema de confinamiento ya que no tiene carga. En la mayoría de los diseños, está contenido dentro de una manta sustancial de litio que envuelve el núcleo del reactor. Cuando un neutrón con una alta energía golpea la manta, hace que se caliente. Después de eso, se somete a enfriamiento activo con un fluido de trabajo, que a su vez hace girar una turbina que genera electricidad.

Otra propuesta, conocida como híbrido de fisión-fusión, se presentó en la que los neutrones se utilizarían para criar combustible de fisión dentro de una manta de desechos radiactivos. Este diseño fue presentado. En estos sistemas, la producción de energía aumenta debido a los eventos de fisión, y la energía se cosecha utilizando métodos que son comparables a los que se encuentran en los reactores de fisión tradicionales.

El gas ionizado se conoce como plasma, y es capaz de transportar electricidad. El proceso de fusión hace uso de varias características del plasma, incluyendo:

El plasma que se organiza espontáneamente es un buen conductor de fuerzas eléctricas y magnéticas. Sus movimientos crean campos que, a su vez, son capaces de confinarlo.

El plasma que es diamagnético es capaz de producir su propio campo magnético en el interior. Esto puede hacer que sea diamagnético al repeler un campo magnético que se aplica desde el exterior.

Los espejos magnéticos pueden reflejar el plasma cuando se mueve de un campo de baja a alta densidad. :24

Se ha demostrado que un reactor basado en tokomak puede ser controlado por un sistema de aprendizaje de refuerzo profundo. La inteligencia artificial fue capaz de controlar el plasma mediante la manipulación de las bobinas magnéticas. El sistema realizó ajustes continuos para garantizar que exhibiera el comportamiento deseado en todo momento (más complejo que los sistemas basados en pasos). El año 2014 vio el comienzo de la colaboración de Google con el negocio de fusión TAE Technologies, ubicado en California, para gestionar el Joint European Torus (JET) y anticipar el comportamiento del plasma. Además de esto, DeepMind ha construido un sistema de control utilizando JET.

Tokamak es el método que ha recibido la mayor financiación y el mayor desarrollo. Usando una corriente interna, esta técnica gira el plasma caliente dentro de un toroide que está rodeado por todos lados por un campo magnético. ITER se convertirá en el tokamak más grande del mundo una vez finalizada la construcción. A partir de septiembre de 2018, se anticipó que un total de 226 tokamaks experimentales estaban en las etapas de planificación, habían sido desmantelados o estaban funcionando activamente (50).

Otro nombre para el tokamak esférico es el toroide esférico. Una versión esférica del tokamak que es una variante del diseño.

Anillos retorcidos de plasma fundido forman el estelar. Mediante el uso de imanes externos, el stellarator hace un esfuerzo para simular el curso natural del devanado del plasma. En 1950, a Lyman Spitzer se le ocurrió la idea de los estelares, que más tarde se convirtieron en cuatro diseños distintos: Torsatron, Heliotron, Heliac y Helias. Un ejemplo de ello es el gadget alemán conocido como Wendelstein 7-X. Es el stellarator más grande de todo el planeta.

Anillos internos Los Estelares producen un plasma retorcido utilizando imanes externos, mientras que los tokamaks lo hacen induciendo una corriente en el propio plasma. Este giro es proporcionado por algunos tipos diferentes de diseños que incluyen conductores en el plasma. Las primeras simulaciones sugirieron que las colisiones entre el plasma y los soportes para los conductores agotarían la energía a una velocidad mayor que aquella a la que los procesos de fusión podrían reponerla. Un toroide superconductor sólido que levita magnéticamente dentro de la cámara del reactor se utiliza en variantes contemporáneas como el Experimento del Dipolo Levitado (LDX).

En la década de 1960, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore dirigidos por Richard F. Post desarrollaron el espejo magnético. A pesar de esto, las estimaciones realizadas en la década de 1970 proyectaron que era muy improbable que alguna vez fueran útiles en un entorno comercial.

El toroide lleno de baches se crea colocando una serie de espejos magnéticos en un anillo toroidal en una configuración de extremo a extremo. Es posible elevar la presión del plasma a un nivel alto arbitrario sin sufrir ninguna pérdida porque los iones de combustible que escapan de un espejo están contenidos en un espejo adyacente. En la década de 1970, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) fue responsable de la construcción y prueba de una instalación experimental conocida como ELMO Bumpy Torus o EBT.

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