El instituto de investigación de EE UU apunta a un gran avance en la energía de fusión nuclear

Interior de la cámara de destino, donde tiene lugar la fusión - Crédito de la imagen: PHILIP SALT

Los investigadores creen que este es el avance más significativo en la fusión inercial desde su inicio en 1972.

Por Faisal Khan / Sept 9, 2021

Traducido por L. Domenech

Cuando se trata de aprovechar la energía de la fusión nuclear, muchos en la comunidad científica la consideran el santo grial de la energía sostenible. Y dado que las iniciativas de sostenibilidad se están convirtiendo en temas de acalorados debates entre los responsables políticos mundiales, los avances de la fusión nuclear como este se verán con sumo interés. La naturaleza nos proporciona el mayor ejemplo de energía de fusión nuclear en la forma del Sol, pero es mucho más difícil de producir para nosotros debido a su naturaleza extremadamente volátil.

Actualmente hay más de un proyecto global en la etapa experimental - trabajando para lograr la hazaña “imposible” de producir energía de fusión nuclear y, lo que es más importante, controlarla y mantenerla. China ha estado trabajando en la producción de su propio "Sol Artificial" a través de un dispositivo de fusión nuclear, llamado HL-2M Tokamak desde 2006. A fines del año pasado, Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), también conocido como el sol artificial coreano, creó un nuevo récord mundial en una reacción de fusión nuclear.

También se informó sobre otro esfuerzo de una empresa llamada HB11, que estaba trabajando en una técnica innovadora alternativa para producir una reacción de fusión y, en última instancia, aprovechar la energía. Todo esto demuestra que los científicos reconocen el inmenso potencial de este tipo de energía y cómo puede ayudarnos a lograr un futuro sostenible. En otro avance significativo hasta ahora, la Instalación Nacional de Ignición (NIF) con sede en EE. UU. Ha demostrado que está en el umbral de lograr la "ignición".

“Se pueden lograr energías de fusión mucho más altas mediante la ignición si podemos descubrir cómo mantener el combustible unido durante más tiempo, para permitir que se queme más. Este será el próximo horizonte para la fusión por confinamiento inercial ".

~ Prof. Jeremy Chittenden, codirector de CIFS

NIF inició sus operaciones iniciales en 2010, un año después de la finalización de su construcción (1997 a 2009). Aunque NIF fue la primera instalación de este tipo, en 2013, en producir energía de fusión nuclear, la energía absorbida por la reacción excedió la cantidad de energía que se produjo. Ocho años después, NIF ahora ha empleado un láser para calentar y comprimir el combustible de hidrógeno para lograr la fusión nuclear. Más importante aún, están a punto de producir más energía de la que consumen.

Impresión artística de una pastilla de combustible de hidrógeno dentro de un contenedor llamado hohlraum

En el experimento realizado el 8 de agosto de este año, los investigadores pudieron producir 1,35 megajulios (MJ) de energía, alrededor del 70% de la energía láser entregada a la cápsula de combustible. Sin embargo, alcanzar la ignición significaría obtener un rendimiento de fusión mayor que los 1,9 MJ introducidos por el láser. Aunque todavía no alcanzaron el resultado deseado, el rendimiento del experimento de este mes es 8 veces el récord anterior del NIF, establecido en la primavera de 2021, y 25 veces el rendimiento de los experimentos llevados a cabo en 2018.

El proceso para iniciar la fusión termonuclear involucrada se llama fusión por confinamiento inercial, donde 192 rayos del láser de NIF, el ejemplo de mayor energía en el mundo, se dirigen hacia una cápsula del tamaño de un grano de pimienta que contiene deuterio y tritio, que son diferentes formas del elemento hidrógeno. Esto 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.

La rápida mejora en el rendimiento de la fusión por sí sola ha entusiasmado a los investigadores por alcanzar el hito de producir más energía de fusión nuclear de la que consume el proceso. Además, también afirmó haber logrado algo llamado “plasma ardiente”, donde las propias reacciones de fusión proporcionan el calor para una mayor fusión, haciendo así que todo el aparato sea autosuficiente.

Los investigadores ahora están considerando hacer reposiciones del experimento para confirmar sus hallazgos y ajustar el proceso para mejorar aún más el rendimiento de la fusión y mantener el combustible unido por más tiempo. Dicho esto, este es un paso muy pequeño en un largo viaje. Incluso si se logra la fusión nuclear, sería necesario ampliarla masivamente para que tenga algún uso comercial. La energía producida por el experimento actual fue apenas suficiente para hervir el agua de una tetera.

Por supuesto, NIF no es el único proyecto que trabaja en este ambicioso esfuerzo. Otro proyecto prometedor es el proyecto ITER de 20.000 millones de euros (18,200 millones de libras esterlinas), actualmente en construcción en Cadarache (Francia). El proyecto de fusión nuclear más grande del mundo, que se espera que entre en funcionamiento en 2025, utilizará campos magnéticos para contener plasma caliente a través de un concepto conocido como fusión por confinamiento magnético (MCF). Mantengamos los dedos cruzados.

El artículo original se puede leer en inglés en Medium / Technicity