Se espera que los investigadores que utilizan la tecnología láser en el Lawrence Livermore National Laboratory afirmen que han realizado un importante avance que podría conducir a futuras fuentes de energía.
De acuerdo con un funcionario del gobierno, los científicos de una instalación federal de armas nucleares han logrado un avance potencialmente significativo en la investigación de la fusión que podría conducir a una fuente de energía abundante en el futuro.
Se espera que el avance sea anunciado mañana martes por el Departamento de Energía, que ha declarado que se ha realizado un “importante avance científico” en el Lawrence Livermore National Laboratory de California. Está previsto que asistan la secretaria de Energía, Jennifer Granholm, y funcionarios de la Casa Blanca y del Departamento de Energía. Según informó el domingo el Financial Times, el avance científico está relacionado con la National Ignition Facility, o NIF, que utiliza láseres gigantes para crear condiciones que imitan brevemente las explosiones producidas por las armas nucleares.
El funcionario, que habló bajo anonimato para hablar de los resultados que aún no son públicos, dijo que el experimento de fusión en la NIF logró lo que se conoce como ignición, en la que la energía de fusión generada es igual a la energía láser que inició la reacción. La ignición también se denomina ganancia de energía de la unidad.
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Este avance mejoraría la capacidad de Estados Unidos para mantener sus armas nucleares sin realizar pruebas nucleares y podría sentar las bases para futuros avances que algún día podrían conducir al uso de la fusión láser como fuente de energía.
Aunque aún no se ha anunciado públicamente, la noticia ha circulado rápidamente entre físicos y otros científicos que estudian la fusión.
“Ayer un amigo científico me envió una nota afirmando que Livermore había superado la ganancia de energía de uno justo la semana pasada y que anunciaría el resultado el martes”, dijo Stephen Bodner, un físico de plasma jubilado que ha sido durante mucho tiempo un crítico del NIF, en un correo electrónico el lunes por la mañana. “Merecen elogios por alcanzar su objetivo”.
¿Qué es la energía de fusión?
La fusión es la reacción termonuclear que hace funcionar el Sol y otras estrellas: la fusión de átomos de hidrógeno en helio. La masa del helio es ligeramente inferior a la de los átomos de hidrógeno originales. Así, según la emblemática ecuación de Einstein E=mc², esa diferencia de masa se convierte en un estallido de energía.
Una fusión que pudiera producirse de forma controlada en la Tierra podría significar una fuente de energía que no produjera gases de efecto invernadero, como el carbón y el petróleo, ni peligrosos residuos radiactivos de larga vida, como las centrales nucleares actuales.
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¿Cómo se produce la fusión sin una estrella?
Hasta la fecha, la mayoría de los proyectos de fusión han empleado reactores en forma de rosquilla, conocidos como tokamaks. En estos reactores, el hidrógeno gaseoso se calienta lo suficiente como para que los electrones se desprendan de los núcleos de hidrógeno, creando lo que se conoce como plasma: nubes de núcleos cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Los campos magnéticos atrapan el plasma dentro de la forma de rosquilla y los núcleos se fusionan, liberando energía en forma de neutrones que vuelan hacia el exterior.
El anuncio del martes, sin embargo, implica un enfoque diferente. El NIF consta de 192 láseres gigantes que disparan simultáneamente a un cilindro metálico del tamaño de una goma de borrar. El cilindro, calentado a unos 5,4 millones de grados Fahrenheit, se vaporiza, generando una implosión de rayos X, que a su vez calienta y comprime una pastilla del tamaño de una pelota de balines de deuterio y tritio congelados, dos formas más pesadas de hidrógeno. La implosión funde el hidrógeno en helio, creando la fusión.
Figura 1. El objetivo criogénico utilizado para alcanzar el estado de plasma ardiente en un experimento en noviembre de 2020 y febrero de 2021 en la National Ignition Facility.
¿Qué avances se han logrado hasta ahora en la fusión por láser?
El objetivo principal del NIF, construido con un coste de 3.500 millones de dólares, es realizar experimentos que ayuden a Estados Unidos a mantener sus armas nucleares sin explosiones nucleares de prueba. Sus defensores también dijeron que podría hacer avanzar la investigación sobre la fusión que podría conducir a centrales eléctricas comerciales viables.
Sin embargo, al principio NIF apenas generaba fusión. En 2014, los científicos de Livermore informaron finalmente de un éxito, pero la energía producida entonces fue minúscula: el equivalente a lo que consume una bombilla de 60 vatios en cinco minutos.
El año pasado, los científicos de Livermore informaron de un gran salto, un estallido de energía -10 cuatrillones de vatios de potencia- que era un 70 por ciento mayor que la energía de la luz láser que golpea el objetivo de hidrógeno.
Pero el estallido, esencialmente una bomba de hidrógeno en miniatura, sólo duró 100 trillonésimas de segundo.
El informe del Financial Times del domingo sugiere que Livermore anunciará que en el último experimento la energía de fusión producida superó la cantidad de energía láser que golpeó el objetivo de hidrógeno.
Para que esto ocurriera, la reacción de fusión debía ser autosostenida, es decir, el torrente de partículas que fluía hacia el exterior desde el punto caliente del centro de la pastilla calentaba los átomos de hidrógeno circundantes y hacía que también se fusionaran.
Para más información, visite: The New York Times / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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