Natan Yavlinsky

Natan Aronovich Yavlinsky ( ruso : Натан Аронович Явлинский ; 13 de febrero de 1912 - 28 de julio de 1962) fue un físico de la ex Unión Soviética que inventó y desarrolló el primer tokamak en funcionamiento . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} 

Yavlinsky nació en el seno de una familia judía de médicos el 13 de febrero de 1912 en Járkov (entonces Járkov), Imperio ruso . ^{[ 1 ] [ 4 ]} Grigory Yavlinsky , economista y político, es pariente suyo. ^{[ 5 ]} En 1931 asistió a la escuela técnica profesional (PTU) y se graduó como ingeniero en 1936 en el Instituto Politécnico de Járkov (entonces Instituto Politécnico VI Lenin de Járkov). Como estudiante, trabajó en la Planta Electromecánica de Járkov. Se afilió al Partido Comunista de la Unión Soviética (entonces Partido Comunista de toda la Unión) en 1932, pero fue expulsado del partido en 1937. Su expulsión también le costó su trabajo en el Instituto de Ingeniería Energética de Moscú (fundado como Instituto de Ingeniería Energética por Correspondencia). Aunque se sabe poco sobre su expulsión del partido, su membresía y su cargo fueron restituidos en 1939. Continuó trabajando en el instituto hasta 1948, año en que obtuvo su título de Candidato a Doctor en Ciencias , el equivalente soviético a un Doctor en Filosofía . También en 1948, Yavlinsky se convirtió en miembro asociado sénior de la Academia de Ciencias de la URSS . ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Aunque Yavlinsky fue eximido del servicio militar por su formación científica y por ser jefe de la oficina de diseño de la fábrica en el Instituto de Ingeniería Energética de Moscú , se ofreció voluntario cuando estalló la Segunda Guerra Mundial en la Unión Soviética en 1941 como jefe del taller soviético de reparación de artillería. Su servicio durante la Batalla de Stalingrado le valió la Medalla "Por la Defensa de Stalingrado" en 1942. También por su servicio militar, recibió posteriormente la Medalla "Por la Victoria sobre Alemania en la Gran Guerra Patria de 1941-1945" y la Medalla "Por el Valiente Trabajo en la Gran Guerra Patria de 1941-1945" . Dos años después, en 1944, fue llamado del frente para desarrollar sistemas de motores eléctricos para artillería en el instituto. Por este trabajo, recibió el Premio Stalin en 1949. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Los primeros intentos de construir una máquina de fusión práctica tuvieron lugar en el Reino Unido , donde George Paget Thomson había seleccionado el efecto de pellizco como una técnica prometedora en 1945. Después de varios intentos fallidos de obtener financiación, se dio por vencido y pidió a dos estudiantes de posgrado, Stanley (Stan) W. Cousins ​​y Alan Alfred Ware (1924-2010 ^{[ 6 ]} ), que construyeran un dispositivo con equipo de radar sobrante . Este se operó con éxito en 1948, pero no mostró evidencia clara de fusión y no logró despertar el interés del Establecimiento de Investigación de Energía Atómica . ^{[ 7 ]} En 1948, Yavlinsky se trasladó al Instituto Kurchatov (también conocido como el IV Instituto Kurchatov de Energía Atómica, llamado así por su director Igor Kurchatov ). Para entonces, otros científicos soviéticos bajo la dirección de Kurchatov, como los premios Nobel Andrei Sakharov e Igor Tamm, estaban trabajando en el proyecto de la bomba atómica soviética . ^{[ 3 ]} En cuanto a Yavlinsky, a quien se le asignó su propio laboratorio en el instituto, se le encomendó el desarrollo de sistemas de suministro de energía. No pasó mucho tiempo antes de que también se involucrara en la investigación nuclear. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Tras desarrollar la bomba, Sakharov y Tamm comenzaron a trabajar en el sistema tokamak en 1951. Un tokamak ( en ruso : Токамáк ) es un dispositivo que utiliza un potente campo magnético para confinar un plasma caliente en forma de toroide . El tokamak es uno de los varios tipos de dispositivos de confinamiento magnético que se están desarrollando para producir energía de fusión termonuclear controlada . ^{[ 8 ]} La palabra tokamak es una transliteración de la palabra rusa токамак , un acrónimo de:

• " to роидальная ка мера с ма гнитными к атушками " ( to roidal'naya ka mera s ma gnitnymi k atushkami ) — a una cámara roidal con aceites magnéticos ; o
• " то роидальная кам ера с ак сиальным магнитным полем" ( to roidal'naya kam era s ak sial'nym ​​magnitnym polem ) — a una cámara roidal con campo magnético axial . ^{[ 9 ]}

El término se atribuyó a Igor Golovin . ^{[ 3 ]} Sakharov y Tamm completaron una consideración mucho más detallada de su propuesta original, solicitando un dispositivo con un radio mayor (del toro como todo) de 12 metros (39 pies) y un radio menor (el interior del cilindro) de 2 metros (6 pies 7 pulgadas) . La propuesta sugería que el sistema podría producir 100 gramos (3,5 onzas) de tritio al día, o generar 10 kilogramos (22 libras) de U233 al día. Sin embargo, Yavlinsky y otro científico, Golovin, consideraron desarrollar otro modelo centrado en una disposición toroidal más estática. ^{[ 3 ]} Fue el desarrollo del concepto ahora conocido como factor de seguridad (etiquetado q en notación matemática) lo que guió el desarrollo del tokamak; al disponer el reactor de manera que este factor crítico q fuera siempre mayor que 1, los tokamaks suprimieron fuertemente las inestabilidades que aquejaban a los diseños anteriores. El modelo de Yavlinsky condujo a la creación del T-1, el primer tokamak real, en 1958. ^{[ 10 ]} El T-1 utilizó imanes externos más potentes y una corriente reducida en comparación con máquinas de pinzamiento estabilizadas como ZETA. Yavlinsky ya estaba preparando el diseño de un modelo aún más grande, construido posteriormente como T-3, el primer tokamak de gran tamaño. Con el anuncio aparentemente exitoso de ZETA, el concepto de ingeniería de Yavlinsky se consideró más aceptable. ^{[ 3 ] [ 11 ]} Por su trabajo sobre "descargas de impulso potentes en un gas, para obtener temperaturas inusualmente altas necesarias para procesos termonucleares", fue galardonado con el Premio Lenin y el Premio Stalin en 1958. ^{[ 1 ] [ 12 ] [ 4 ]} A pesar de este éxito, Kurchatov le pidió a Yavlinsky que desarrollara un estelarador en lugar de terminar el T-3. Además, a partir de 1961, la instalación sucesora conocida como T-2 comenzó a mostrar problemas en los circuitos toroidales. Sin embargo, el diseño de Yavlinsky prevaleció, ya que otros científicos soviéticos comenzaron a favorecer el tokamak y persuadieron a Kurchatov para que dejara la investigación del estelarador en manos de los estadounidenses. ^{[ 13 ]}     

Yavlinsky no llegó a ver la finalización del T-3. El 28 de julio de 1962, mientras viajaba de Lviv a Sochi en el vuelo 415 de Aeroflot , él y su familia fallecieron en un accidente aéreo en Gagra . Si bien se ha especulado que su muerte estuvo relacionada con la política, principalmente con sus planes de desarrollo en la investigación nuclear, el gobierno no proporcionó ninguna indicación clara al respecto. ^{[ 1 ] [ 12 ] [ 4 ]} A pesar de su muerte, el T-3 se terminó y, para 1965, comenzó a mostrar resultados exitosos al compensar las deficiencias de otros sistemas, incluido el estelarador. El T-3 había superado entonces el límite de Bohm diez veces. Tres años después, cuando los soviéticos habían alcanzado dos criterios principales para lograr la fusión nuclear, a saber, el nivel de temperatura y el tiempo de confinamiento del plasma, la llamada avalancha de tokamaks llegó a Estados Unidos. ^{[ 14 ] [ 15 ]}