Optimización de campos magnéticos 3D en tokamaks
Un equipo de científicos del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Departamento de Energía de Estados Unidos ha logrado un avance clave en la investigación de la fusión nuclear gracias a la optimización de campos magnéticos tridimensionales (3D) que permiten un mejor control del plasma en reactores tokamak.
La fusión nuclear ocurre cuando núcleos ligeros, como los del hidrógeno, se combinan bajo temperaturas y presiones extremas para formar núcleos más pesados, liberando enormes cantidades de energía. Para replicar este proceso en la Tierra, se ha de generar un plasma a mayor temperatura que el centro del Sol que debe mantenerse confinado sin tocar las paredes del reactor. Una forma de lograr este confinamiento es mediante con los reactores de tipo tokamak, donde bobinas toroidales y poloidales restringen el movimiento del plasma dentro de una cámara en forma de dónut.
Control predictivo de inestabilidades mediante IA
Uno de los mayores desafíos en la fusión basada en tokamak es la estabilidad del borde del plasma: si esa región se vuelve inestable, pueden producirse “modos de desgarro” (tearing mode) que provocan que el plasma se escape o dañen componentes críticos del reactor, poniendo fin al proceso de fusión. Hasta ahora, los sistemas convencionales reaccionan solo después de que ocurre una inestabilidad. Gracias a la nueva investigación, se ha desarrollado un método predictivo que ajusta en tiempo real los parámetros magnéticos del tokamak para prevenir que estas inestabilidades se formen.
El equipo, formado por los investigadores Seong-Moo Yang, SangKyeun Kim y Ricardo Shousha, ha combinado física de plasma, control en tiempo real y técnicas basadas en inteligencia artificial (IA) para optimizar campos magnéticos en tres dimensiones, lo que supera las limitaciones de los enfoques bidimensionales tradicionales. La IA aprende a predecir condiciones que podrían conducir a la pérdida de confinamiento e introduce microajustes en las líneas del campo magnético para mantener la estabilidad del plasma incluso a potencias elevadas.
Este enfoque innovador ha sido reconocido con el Premio Kaul Foundation 2025 a la Excelencia en Investigación en Física de Plasma y Desarrollo Tecnológico, subrayando su potencial para influir en experimentos de fusión de todo el mundo. La colaboración internacional fue esencial, pues incluyó datos experimentales procedentes de los tokamaks KSTAR en Corea del Sur y DIII-D en San Diego.
Los investigadores planean desarrollar un sistema totalmente automatizado de optimización de campos 3D que trabaje de forma integrada con otros mecanismos de control de plasma, utilizando el poder de la IA para manejar la complejidad de múltiples variables. Este avance podría acercar a la fusión nuclear a su objetivo de convertirse en una fuente de energía limpia, segura y prácticamente inagotable para el futuro.