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La Instalación Nacional de Ignición (NIF) en California establece un nuevo récord en la investigación de la fusión nuclear
Un instituto científico de los Estados Unidos está a punto de realizar un gran avance en la investigación de la fusión nuclear.
La Instalación Nacional de Ignición (NIF) en Livermore, California, utiliza un poderoso láser para calentar y comprimir el combustible de hidrógeno y está un paso más cerca de lograr una fusión nuclear masiva.
A partir de un experimento realizado en agosto de 2021, el laboratorio pronto alcanzará su objetivo de «ignición», cuando la energía emitida por la fusión exceda la emitida por un láser.
La fusión es un tipo de energía nuclear diferente al proceso de fisión, que se utiliza desde 1950 en reactores de potencia atómica. En la fusión, la energía se genera a partir de la unión de átomos, mientras que en la fisión es un subproducto de la división de los átomos.
La fusión es el mismo proceso que ocurre al sol, requiere calor y presión extremos y es mucho más difícil de controlar que la fisión. Sin embargo, una vez dominado, puede proporcionarnos una fuente de energía limpia e ilimitada.
El proceso no genera los desechos radiactivos que producen los reactores de fisión, que es uno de los mayores obstáculos para el uso de la energía nuclear en la actualidad, además del costo y la preocupación que genera el método en términos de seguridad y proliferación de armas.
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En un proceso llamado fusión nuclear con confinamiento inercial, 192 rayos láser de la instalación del NIF, la concentración de energía más alta del mundo, se dirigen a una cápsula del tamaño de un pimiento.
Esta cápsula contiene deuterio y tritio, dos formas diferentes del elemento hidrógeno.
El procedimiento comprime el combustible a 100 veces la densidad del plomo y lo calienta a 100 millones de grados Celsius, más caliente que el centro del Sol. Estas condiciones ayudan a iniciar la fusión termonuclear.
Un experimento realizado el 8 de agosto produjo 1,35 megajulios de energía, alrededor del 70 por ciento de la energía láser que llega a la cápsula de combustible. Lograr la ignición significa obtener una eficiencia de fusión superior a 1,9 MJ aplicada por el láser.
«Este es un gran paso adelante para la investigación de la fusión y para la sociedad en su conjunto», dijo a BBC News Debbie Callahan, física del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que incluye NIF.
atribuido a él, LLNL
La ilustración muestra una porción de combustible de hidrógeno dentro de un contenedor llamado hohlraum
El experimento de este mes logró un resultado ocho veces superior al récord anterior (a principios de este año) y 25 veces la productividad de los experimentos realizados en 2018.
dijo Jeremy Chittenden, codirector del Centro de Estudios de Fusión Inercial del Imperial College London, en Inglaterra.
Los científicos del NIF también creen que han logrado algo llamado «quema de plasma», en el que las propias reacciones de fusión emiten calor para una mayor fusión. Esto es vital para que el proceso sea autosuficiente y altamente productivo.
«Creemos que nuestro experimento ha llegado a este punto, pero todavía estamos analizando y simulando para asegurarnos de que entendemos el resultado», explica Debbie Callahan.
Después de eso, las pruebas se realizarán nuevamente.
«Esto es fundamental para la ciencia experimental», dice Callahan. «Necesitamos comprender qué tan reproducibles son los resultados y qué tan sensibles son a los pequeños cambios».
«Entonces tenemos planes para mejorar el diseño de este sistema. Comenzaremos a trabajar en él el próximo año».
atribuido a él, Philip Saltonstal
El interior de la habitación en la que tiene lugar la fusión.
A pesar de los grandes avances, Chittenden dijo que aún queda mucho por superar.
«Los megajulios de energía liberados en el experimento son realmente impresionantes en términos de fusión, pero en la práctica esto equivale a la energía necesaria para hervir una tetera».
«Se pueden lograr energías de fusión mucho más altas a través de la ignición si podemos descubrir cómo mantener el combustible unido por más tiempo, haciendo que se queme más».
Otras inversiones en tecnología
La construcción de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en los Estados Unidos 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 NIF es monitorear el estado y la seguridad de los arsenales de armas nucleares en los Estados Unidos. A veces, los científicos que necesitan usar láseres masivos para la fusión tienen que dividir su tiempo con experimentos destinados a la seguridad nacional.
Este es uno de varios proyectos en todo el mundo centrados en la investigación de la fusión. Una de ellas es la instalación ITER, con un presupuesto de miles de millones de euros y actualmente en construcción en Cadarache, Francia.
ITER adoptará un enfoque diferente para la fusión con láser NIF; La instalación en el sur de Francia utilizará campos magnéticos para contener plasma caliente, un gas con carga eléctrica. Este concepto se conoce como fusión por confinamiento magnético.
Pero la construcción de instalaciones de fusión comercialmente viables capaces de proporcionar energía de la red requerirá otro gran salto.
«Convertir este concepto en una fuente renovable de energía eléctrica probablemente será un proceso largo e implicará superar importantes desafíos técnicos, como poder recrear este experimento varias veces por segundo para producir una fuente estable de energía», señala Chittenden.
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