Tokamak EAST
La fusión nuclear encuentra una vía para operar más allá de sus límites clásicos
El avance muestra que es posible operar un tokamak muy por encima del límite de Greenwald mediante una combinación estratégica de calentamiento por resonancia ciclotrón electrónica
La fusión nuclear figura entre los grandes objetivos científicos por su potencial para proporcionar una fuente de energía limpia y prácticamente ilimitada. Se basa en un proceso mediante el cual dos núcleos atómicos ligeros se unen para formar uno más pesado, liberando enormes cantidades de energía, el mismo mecanismo que alimenta al Sol y a las estrellas. El principal desafío radica en reproducir este fenómeno de forma estable y controlada en la Tierra.
Durante décadas, uno de los grandes obstáculos para hacer viable la fusión nuclear controlada ha sido un límite aparentemente infranqueable: la densidad máxima de plasma que puede confinar un tokamak sin perder estabilidad. Este umbral, conocido como el límite de Greenwald, ha condicionado desde los años 90 el diseño y la operación de los reactores de fusión por confinamiento magnético. Sin embargo, nuevos resultados experimentales obtenidos en el tokamak EAST, en China –conocido como el «sol artificial» del país– sugieren que ese techo no es tan rígido como se creía.
Investigadores que trabajan con este reactor experimental han identificado un método para superar dicha restricción física, un avance que ha sido difundido por la agencia estatal Xinhua y publicado en la revista científica Science Advances. El estudio ha sido desarrollado de forma conjunta por el Instituto de Física del Plasma de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei, dependientes de la Academia de Ciencias de China, junto con la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y la Universidad de Aix-Marsella, en Francia.
El avance muestra que es posible operar un tokamak muy por encima del límite de Greenwald mediante una combinación estratégica de calentamiento por resonancia ciclotrón electrónica (ECRH) y un control preciso del gas introducido en la fase inicial de la descarga. En términos prácticos, esto permite obtener plasmas más densos y estables, un paso relevante hacia el cumplimiento de las condiciones necesarias para la ignición por fusión.
La densidad del plasma es un parámetro clave porque determina cuántas reacciones de fusión pueden producirse. El conocido criterio de Lawson establece que, para que la fusión sea autosostenida, deben alcanzarse simultáneamente valores elevados de densidad, temperatura y tiempo de confinamiento. Incrementar uno de estos factores sin comprometer los otros ha sido históricamente un reto técnico de primer orden.
El límite de Greenwald surgió como una ley empírica basada en observaciones experimentales: al superar cierto umbral de densidad, los plasmas en tokamaks tienden a volverse inestables y colapsar de forma abrupta. Este fenómeno puede comprometer tanto la seguridad como la continuidad de los experimentos. Sin embargo, el nuevo estudio aporta un modelo teórico que explica los mecanismos físicos detrás de esa inestabilidad y, al mismo tiempo, señala cómo evitarla.
La clave reside en la llamada teoría de autoorganización plasma-pared (PWSO), que describe cómo la interacción entre el plasma y las paredes del reactor —especialmente a través de la radiación emitida por las impurezas— determina el balance de potencia y, con ello, el límite de densidad alcanzable. Según este modelo, existen dos regímenes operativos: uno dominado por el límite clásico y otro, denominado régimen de densidad libre, en el que la densidad puede incrementarse sin pérdida de confinamiento.
Los experimentos realizados en EAST muestran que, al aumentar de forma controlada la potencia ECRH y la cantidad de gas preinyectado, el plasma entra precisamente en este régimen de densidad libre. En estas condiciones, la temperatura del plasma en la región del divertor disminuye, se reduce la radiación asociada a impurezas y mejora la limpieza general del plasma. El resultado es un aumento notable de la densidad alcanzable, que llega a situarse entre 1,3 y 1,65 veces el límite de Greenwald.
Un factor clave es el uso de divertores de tungsteno, un material de alto número atómico que modifica los mecanismos de interacción plasma-pared frente a los recubrimientos de carbono empleados en otros dispositivos. Este detalle técnico resulta determinante para acceder al nuevo régimen operativo identificado por el modelo teórico.
Los hitos del EAST
El EAST es un reactor de tipo tokamak –una cámara toroidal que utiliza campos magnéticos para confinar plasma a temperaturas extremas– y forma parte de los esfuerzos internacionales para desarrollar la fusión nuclear como una futura fuente de energía limpia. En los últimos años ha servido como plataforma de pruebas para el confinamiento prolongado del plasma, en coordinación con programas internacionales como ITER, que se construye en Francia.
No es la primera vez que EAST marca hitos relevantes: en 2025 logró mantener plasma estable durante más de 17 minutos, una de las duraciones más largas alcanzadas hasta ahora. Junto con otros avances en reactores chinos, como el HL-3, que ha superado los 100 millones de grados, estos resultados refuerzan la idea de que la fusión nuclear continúa avanzando de forma sostenida hacia un futuro energético aún en construcción.
