Fusión nuclear: un laboratorio estadounidense a punto de lograr el objetivo principal
- Bar Paul Rincón
- Editor científico, sitio web de BBC News
autor de la foto, LLNL
La investigación se está llevando a cabo en la Instalación Nacional de Ignición en Livermore, California.
Un instituto científico estadounidense está a punto de lograr un objetivo a largo plazo en la investigación de la fusión nuclear.
La Instalación Nacional de Ignición utiliza un potente láser para calentar y comprimir el hidrógeno, lo que da como resultado la fusión.
Un experimento sugiere que el objetivo de la «ignición», donde la energía liberada por la fusión excede la energía proporcionada por el láser, está ahora al alcance.
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Aprovechar la fusión, el proceso que impulsa al sol, podría proporcionar una fuente de energía limpia e ilimitada.
En un proceso llamado fusión por confinamiento inercial, 192 rayos láser de NIF, el láser más poderoso del mundo, se dirigen a una cápsula del tamaño de una pimienta que contiene deuterio y tritio, diferentes formas del elemento hidrógeno.
Luego, el combustible se comprime a una densidad 100 veces mayor que la del plomo y se calienta a 100 millones de grados Celsius, una temperatura más alta que la del centro del Sol.
Estas condiciones hacen posible el lanzamiento de la fusión termonuclear.
Un experimento realizado el 8 de agosto obtuvo 1,35 megajulios de energía, o aproximadamente el 70% de la energía láser suministrada a la cápsula de combustible.
Lograr la ignición significa obtener una eficiencia de fusión superior a los 1,9 MJ que proporciona el láser.
Revisión de las principales características del acuerdo nuclear de Irán, negociado en 2015
«Este es un gran paso adelante para la fusión y para toda la comunidad de fusión», dijo a BBC News Debbie Callahan, física del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que alberga el NIF.
Para medir el progreso, el rendimiento de la prueba de este mes es ocho veces mayor que el récord anterior del NIF, establecido en la primavera de 2021, y 25 veces el rendimiento de las pruebas realizadas en 2018.
El profesor Jeremy Chittenden, codirector del Centro de Estudios de Fusión Inercial del Imperial College de Londres.
autor de la foto, LLNL
Ilustración de un gránulo de hidrógeno dentro de un recipiente llamado holrum
Los científicos de FNI también creen que han logrado lo que se llama «plasma caliente», lo que significa que las reacciones de fusión en sí mismas proporcionan el calor necesario para una mayor fusión.
Este fenómeno es necesario para que el proceso sea autosuficiente.
«La combustión espontánea es esencial para una alta eficiencia», dice el Dr. Callahan.
«La onda de combustión debe propagarse a través del combustible a una alta intensidad para obtener una gran cantidad de energía de fusión».
«Creemos que esta prueba pertenece a este sistema, aunque todavía estamos realizando análisis y simulaciones para asegurarnos de que entendemos el resultado».
El siguiente paso, según el Dr. Callahan, será repetir los experimentos.
«Este es un aspecto fundamental de la ciencia experimental. Necesitamos comprender qué tan reproducibles son los resultados y qué tan sensibles son los pequeños cambios», dice.
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«A continuación, tenemos algunas ideas para mejorar este diseño y comenzaremos a trabajar en él el próximo año».
El profesor Chittenden explica: «La cantidad de megajulios de energía liberada durante el experimento es realmente impresionante en términos de fusión, pero en la práctica esto equivale a la energía necesaria para hervir una tetera».
Agrega: «Se podrían lograr energías de fusión mucho más altas mediante la ignición si pudiéramos mantener los combustibles juntos durante más tiempo, para quemar más. Este sería el próximo horizonte para la fusión por autoconfinamiento».
La energía nuclear actual se basa en un proceso llamado fisión, en el que un elemento químico pesado se divide para producir elementos más ligeros.
Fusion funciona combinando dos elementos más ligeros para hacer un elemento más pesado.
autor de la foto, Philip Saltonstoll
Dentro de la cámara de destino, donde tiene lugar la fusión.
La construcción de la Instalación Nacional de Ignición comenzó en 1997 y se completó en 2009. Las primeras pruebas para probar la potencia del láser comenzaron en octubre de 2010.
Otra función del Fondo Nacional Islámico es ayudar a garantizar la seguridad y confiabilidad del arsenal de armas nucleares de los Estados Unidos.
A veces, los científicos que quieren utilizar láseres masivos para la fusión ven su tiempo acortado por experimentos centrados en la seguridad nacional.
Pero en 2013, la BBC informó que en experimentos en el NIF, la cantidad de energía liberada por la fusión excedió la cantidad de energía absorbida por el combustible, un avance y el primero de su tipo para cualquier instalación de fusión en el mundo.
Los resultados de estas pruebas se publicaron luego en la revista Nature.
El NIF es uno de los muchos proyectos en todo el mundo que tienen como objetivo promover la investigación de la fusión.
Entre estas instalaciones se encuentra la instalación Iter de miles de millones de euros que se está construyendo actualmente en Cadarache, Francia.
Iter adoptará un enfoque diferente para la fusión láser para NIF.
La instalación en el sur de Francia utilizará campos magnéticos para contener gas de plasma caliente cargado eléctricamente.
Este concepto se conoce como fusión de contención magnética (MCF).
Pero construir instalaciones de fusión comercialmente viables capaces de alimentar la red requerirá otro gran salto.
«Convertir este concepto en una fuente de energía eléctrica renovable probablemente sea un proceso largo y requerirá superar importantes desafíos técnicos, como poder recrear este experimento varias veces por segundo para producir una fuente de energía estable». , dice el profesor Chittenden.
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