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Innovación de tantalio para mejorar los reactores de fusión

20.12.2023

Ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos) han presentado un método innovador para revestir las paredes internas de un reactor de fusión utilizando tantalio. La tecnología propuesta está diseñada para hacer el reactor más compacto, así como facilitar los procesos de mantenimiento y reparación.

Un nuevo avance tecnológico en el revestimiento de reactores de fusión abre perspectivas para un uso más eficiente y compacto de esta tecnología energética. Innovaciones como éstas contribuyen de manera importante al desarrollo de fuentes de energía limpias y sostenibles, pero también resaltan la importancia de seguir investigando la energía de fusión.

La singularidad del método radica en el uso de pulverización en frío de tantalio (un metal resistente a altas temperaturas) sobre la superficie del acero inoxidable. El material aplicado de esta manera es capaz de atrapar más partículas de hidrógeno, lo que reduce el tamaño del dispositivo de fusión.

Debido a que las partículas de hidrógeno ionizado a veces escapan del plasma y se neutralizan, se pierde algo de energía. Por lo tanto, la creación de una superficie altamente permeable de las paredes del reactor juega un papel importante.

El proceso de creación de un revestimiento con tantalio en aerosol frío es similar al uso de una lata de pintura en aerosol. Las partículas de la lata se dirigen supersónicamente a la superficie, se aplanan tras el impacto, cubren toda la superficie y mantienen límites de tamaño nanométrico entre las partículas. Estos límites microscópicos resultan eficaces para atrapar partículas de hidrógeno.

Los investigadores planean utilizar su nuevo material en las instalaciones de WHAM. El dispositivo experimental, en construcción cerca de Madison, Wisconsin, servirá como prototipo para una futura planta de energía de fusión de próxima generación que está desarrollando la empresa Realta Fusion de UW-Madison. El experimento WHAM se lleva a cabo en el Laboratorio de Ciencias Físicas como una colaboración entre UW-Madison, MIT y Commonwealth Fusion Systems.

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Un hábito es una forma de comportamiento profundamente arraigada que funciona independientemente de nuestra conciencia: sin dudarlo, encontramos el camino a la cocina por la mañana y automáticamente entramos en el transporte o nos subimos al automóvil. Se cree que las acciones habituales ayudan a descargar el cerebro de la rutina, lo que le permite hacer algo más importante, más precisamente, no todo el cerebro, sino la corteza prefrontal, nuestro principal centro analítico responsable de las funciones cognitivas superiores. El hábito en sí entra en estructuras subcorticales llamadas ganglios basales. (Tenga en cuenta que ahora estamos hablando de rituales de comportamiento inofensivos y no de adicciones al alcohol, la nicotina, etc.)

El grupo de Ann Graybiel en el Instituto Tecnológico de Massachusetts ha estado investigando los mecanismos neuronales del hábito durante años. Hace algún tiempo pudieron demostrar que el esquema de acciones rutinarias se almacena no solo en las regiones subcorticales, sino también en la corteza prefrontal, y es precisamente gracias a la corteza que se pueden restaurar los rituales de comportamiento, incluso cuando parece que ya han sido completamente olvidados. En cuanto a su apariencia, aquí se pudo constatar que los automatismos en la conducta nacen en el llamado estriado, o striatum, que pertenece precisamente a los ganglios basales subcorticales. Además, esto va acompañado de cambios en los ritmos eléctricos: las ondas gamma que se producen durante el desarrollo de nueva información son sustituidas por ondas beta cuando el material se consolida.

Los experimentos con monos han demostrado que unas 1 neuronas estriatales participan activamente en la formación de hábitos. Los animales veían un patrón de puntos en la pantalla, y si había un punto especial resaltado, recibían una porción de delicioso jugo. Cuando el ojo se topó con el mismo punto (que fue programado por casualidad), su color cambió, lo que significaba que la golosina pronto aparecería. Con el tiempo, los ojos de los animales comenzaron a repetir la ruta habitual: los monos, por costumbre, realizaron la acción aprendida con la esperanza de que apareciera nuevamente una señal de golosina.

Al observar simultáneamente la actividad de las células nerviosas, los investigadores encontraron que la formación del comportamiento de rutina se acompaña de señales neuronales características, como si indicaran el comienzo y el final del programa grabado. Estaban especialmente interesados en la segunda y última señal. Al principio, aparecía en diferentes períodos de tiempo, pero luego se concentraba en el intervalo de 400 milisegundos que separaba la mirada en el punto de "recompensa" de la recompensa en sí. Con la consolidación gradual del hábito, es decir, con cada acción repetida, la actividad de las células nerviosas en la ventana de tiempo se hizo más y más fuerte.

Tal correlación sugería que la actividad neuronal final sirve para reforzar la acción repetitiva, que aquí tiene lugar el análisis final de si vale la pena asimilar o no un nuevo ritual conductual. De hecho, resultó que el diseño de la señal final dependía de condiciones tales como el tiempo dedicado a los puntos de observación y la calidad de la recompensa. Por ejemplo, cuanto menos tiempo se tardó en escanear la pantalla con el patrón con los ojos, más clara se formó la señal final y más fuerte fue. Además, algunas neuronas respondieron solo al tiempo dedicado a buscar el punto deseado, otras solo a la recompensa y otras tuvieron en cuenta ambos parámetros.

En otras palabras, todo hábito tiene un precio, y existe un sistema especial en el cerebro que compara los beneficios de reforzar un determinado patrón de comportamiento y los costos que requiere un nuevo ritual. Y el hábito se formará en el caso de que los beneficios del mismo cubran con creces el gasto de tiempo y esfuerzo. Por supuesto, la comparación no siempre es adecuada y, obviamente, muchos trastornos neuropsiquiátricos, que se caracterizan por un comportamiento obsesivo, se asocian precisamente con una evaluación incorrecta de los pros y los contras de algún tipo de acciones automáticas.

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