Científicos del gobierno de Estados Unidos afirmaron el miércoles que han dado un paso importante en el largo camino hacia la fusión nuclear -el mismo proceso que hace funcionar a las estrellas- una fuente de energía viable para la humanidad.
Utilizando el láser más grande del mundo, los investigadores consiguieron por primera vez que el combustible de fusión se calentara por sí mismo más allá del calor que se le inyectaba, logrando un fenómeno llamado plasma ardiente que supuso un avance hacia la energía de fusión autosostenible.
La energía generada fue modesta: el equivalente a nueve pilas de nueve voltios de las que alimentan los detectores de humo y otros dispositivos pequeños. Pero los experimentos realizados en las instalaciones del Lawrence Livermore National Laboratory, en California, representaron un hito en la búsqueda durante décadas de la energía de fusión, aunque los investigadores advirtieron que se necesitan años de trabajo adicional.
Los experimentos produjeron el autocalentamiento de la materia en estado de plasma mediante la fusión nuclear, que es la combinación de núcleos atómicos para liberar energía. El plasma es uno de los distintos estados de la materia, junto con el sólido, el líquido y el gas.
“Si quieres hacer una fogata, quieres que el fuego se caliente lo suficiente como para que la madera pueda mantenerse encendida”, explica Alex Zylstra, físico experimental del Lawrence Livermore National Laboratory -que forma parte del Departamento de Energía de EE.UU.- y autor principal de la investigación publicada en la revista Nature.
“Es una buena analogía de un plasma en llamas, en el que la fusión empieza a ser autosostenida”, dijo Zylstra.
Los científicos dirigieron 192 rayos láser hacia un pequeño objetivo que contenía una cápsula de menos de una décima de pulgada (unos 2 mm) de diámetro llena de combustible de fusión consistente en un plasma de deuterio y tritio, dos isótopos o formas de hidrógeno.
A temperaturas muy elevadas, el núcleo del deuterio y el del tritio se fusionan, surgen un neutrón y una partícula con carga positiva llamada “partícula alfa” -compuesta por dos protones y dos neutrones- y se libera energía.
Figura 1. En una imagen sin fecha, se ve la cámara de objetivos de la National Ignition Facility (NIF) en el Lawrence Livermore National Laboratory en Livermore, California, Estados Unidos.
“La fusión requiere que el combustible esté increíblemente caliente para que arda, como un fuego normal, pero para la fusión necesitamos unos cien millones de grados (Fahrenheit). Durante décadas hemos podido provocar reacciones de fusión en experimentos poniendo mucho calor en el combustible, pero esto no es suficiente para producir energía neta a partir de la fusión”, dijo Zylstra.
“Ahora, por primera vez, las reacciones de fusión que se producen en el combustible proporcionan la mayor parte del calentamiento, por lo que la fusión empieza a dominar sobre el calentamiento que hicimos. Se trata de un nuevo régimen llamado plasma ardiente“, dijo Zylstra.
A diferencia de la quema de combustibles fósiles o del proceso de fisión de las centrales nucleares existentes, la fusión ofrece la perspectiva de una energía abundante sin contaminación, residuos radiactivos ni gases de efecto invernadero. La energía nuclear de fisión procede de la división de átomos. La energía de fusión procede de la fusión de átomos, al igual que en el interior de las estrellas, incluido nuestro sol.
Las empresas del sector privado -decenas de compañías e instituciones- también persiguen un futuro de energía de fusión, y algunas compañías petroleras incluso invierten en ello.
“La energía de fusión es el santo grial de la energía limpia e ilimitada”, afirma Annie Kritcher, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, diseñadora principal de los experimentos que se llevarán a cabo en 2020 y 2021 en la National Ignition Facility y primera autora de un artículo complementario publicado en la revista Nature Physics.
“La energía de fusión es el santo grial de la energía limpia e ilimitada”, afirma Annie Kritcher, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
En estos experimentos, la fusión produjo unas 10 veces más energía que la empleada para calentar el combustible, pero menos del 10% de la cantidad total de energía del láser porque el proceso sigue siendo ineficiente, dijo Zylstra. El láser sólo se utilizó durante unas 10 milmillonésimas de segundo en cada experimento, y la producción de fusión duró 100 trillonésimas de segundo, añadió Kritcher.
Zylstra se mostró animado por los avances.
“Hacer realidad la fusión es un reto tecnológico enormemente complejo, y requerirá serias inversiones e innovaciones para hacerla práctica y económica”, dijo Zylstra. “Veo la fusión como un reto a escala decenal para que sea una fuente de energía viable”.
Noticia tomada de: Reuters / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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