View source for LNF: FIRESTELL. Física de los reactores de fusión de tipo stellarator: optimización del campo magnético, predicción de escenarios de plasma e identificación de puntos de diseño (2025-2028)

== LNF - Nationally funded project ==

'''Title''': '''Física de los reactores de fusión de tipo stellarator: optimización del campo magnético, predicción de escenarios de plasma e identificación de puntos de diseño '''

'''Reference''': PID2024-155558OB-I00

'''Programme and date''': Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2024-2027

'''Programme type (Modalidad de proyecto)''': Proyectos de Generación de Conocimiento 2024

'''Area/subarea (Área temática / subárea)''': Ciencias Físicas / Física de partículas y nuclear.

'''Principal Investigator(s)''': [https://orcid.org/0000-0001-8510-1422 José Luis Velasco] e [https://orcid.org/0000-0003-3118-3463 Iván Calvo]

'''Project type''': Proyecto individual / coordinado

'''Start-end dates''': 01/09/2025 - 30/08/2028

'''Financing granted (direct costs)''': 105.000 €

== Description of the project ==

El stellarator presenta una serie de ventajas respecto al tokamak, el otro concepto destacado para ser la base de los reactores de fusión por confinamiento magnético. En ambos casos se utiliza un campo magnético con superficies toroidales anidadas para confinar un plasma formado por electrones y núcleos de isótopos de hidrógeno. Los tokamaks tienen simetría axial y, por tanto, son más sencillos de diseñar y construir, pero la operación de reactores de tipo tokamaks es problemática: dado que la generación de parte del campo magnético confinante del tokamak depende de una corriente inducida en el plasma, la operación continua es más difícil y estos dispositivos son vulnerables frente a inestabilidades de corriente. Los stellarators evitan la necesidad de esta corriente por medio de un campo magnético tridimensional, que es generado por bobinas externas y que ha de ser cuidadosamente diseñado (optimizado, en la terminología habitual) para garantizar un buen confinamiento. En consecuencia, los stellarators son más difíciles de diseñar y construir, pero ofrecen un concepto intrínsecamente estable y de operación continua para plantas de fusión comerciales.

El escalado desde los stellarators actuales a los reactores implica un aumento de tamaño y coste significativo, así como regímenes de plasma inexplorados. Para minimizar los riesgos científicos y económicos, el diseño de los reactores de tipo stellarator ha de apoyarse fuertemente en la teoría y simulaciones numéricas avanzadas capaces de hacer predicciones precisas. El objetivo global de este proyecto es desarrollar y validar herramientas numéricas para resolver desafíos cruciales en el camino hacia los reactores de tipo stellarator, y por lo tanto ayudar a acelerar la llegada de la energía de fusión. El proyecto se organiza en torno a tres tareas generales: (1) optimizar campos magnéticos que puedan ser la base de reactores de tipo stellarator, (2) predecir el comportamiento del plasma confinado por estos campos magnéticos y (3) identificar puntos de diseño (por ejemplo, tamaño e intensidad del campo magnético) físicamente viables para los reactores. Los objetivos generales dentro de cada tarea se resumen a continuación.

(1) Evaluar (y, en su caso, mejorar) el desempeño, desde el punto de vista de la física, de las configuraciones de la familia CIEMAT-QI como candidatas para reactores de tipo stellarator y explorar el potencial de la nueva noción de omnigeneidad a trozos.

(2) Validar ideas teóricas y códigos numéricos (y aplicarlas a problemas no resueltos) sobre dos aspectos críticos de la física de plasmas en reactores stellarator: turbulencia y confinamiento de iones energéticos, y sobre la interacción entre los dos.

(3) Usar modelos simplificados basados en leyes de escala teóricas y empíricas, y ligaduras generales de tecnología de reactores para identificar parámetros de reactores potencialmente viables y para caracterizar sus regímenes de plasma. Aplicar los códigos precisos de la tarea (2) a estos parámetros.

Este proyecto está bien alineado con la hoja de ruta 'European Research Roadmap to the Realisation of Fusion Energy' elaborada por la UE, que está dividida en ocho misiones, y una de las cuales tiene como objetivo llevar el concepto del stellarator a la madurez. Una de las metas en el medio y largo plazo es desarrollar las capacidades requeridas para tomar una decisión sobre la siguiente generación de stellarators en el camino hacia la fusión comercial.

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