Funcionarios del Departamento de Energía de EE. UU. anunciaron el martes un logro histórico en la fusión nuclear.
Por primera vez, los científicos estadounidenses produjeron más energía a partir de la fusión que la energía láser utilizada para impulsar el experimento.
Un llamado "ganancia neta de energía" es un hito importante en un intento de décadas de obtener energía limpia e ilimitada a partir de la fusión nuclear, la reacción que ocurre cuando dos o más átomos se fusionan.
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El experimento inyectó 2,05 megajulios de energía al objetivo y dio como resultado 3,15 megajulios de salida de energía de fusión, lo que generó más del 50 por ciento más de energía que la que se ingresó. Es la primera vez que un experimento resultó en una ganancia significativa de energía.
"Este avance científico monumental es un hito para el futuro de la energía limpia," dijo el senador demócrata estadounidense Alex Padilla de California.
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El avance fue realizado por un equipo de científicos en la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California el 5 de diciembre, una instalación del tamaño de un estadio deportivo y equipada con 192 láseres.
La secretaria de Energía de EE. UU., Jennifer Granholm, calificó el avance como un "logro histórico" en una oracion.
Granholm dijo que los científicos de Livermore y otros laboratorios nacionales hacen un trabajo que ayudará a EE. UU. "resolver los problemas más complejos y apremiantes de la humanidad, como proporcionar energía limpia para combatir el cambio climático y mantener una disuasión nuclear sin pruebas nucleares."
El director de Livermore, el Dr. Kim Budil, calificó los intentos de los científicos de realizar la ignición por fusión en el laboratorio. "uno de los desafíos científicos más importantes jamás abordados por la humanidad" y aplaudió el trabajo de los científicos de su laboratorio.
"Lograrlo es un triunfo de la ciencia, la ingeniería y, sobre todo, de las personas." Budil dijo en un comunicado.
"Cruzar este umbral es la visión que ha impulsado 60 años de búsqueda dedicada. Estos son los problemas para los que se crearon los laboratorios nacionales estadounidenses."
Por qué es importante una ganancia neta en energía
Todavía estamos muy lejos de tener energía de fusión nuclear en la red eléctrica, por no hablar de una planta de energía en sí.
El proyecto de EE. UU., aunque innovador, solo produjo suficiente energía para hervir alrededor de 2,5 galones (11 litros) de agua, dijo a CNN Tony Roulstone, un experto en fusión del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge.
Puede que no parezca mucho, pero el experimento sigue siendo muy significativo porque los científicos demostraron que en realidad pueden crear más energía de la que tenían al principio.
Si bien hay muchos más pasos hasta que esto pueda ser comercialmente viable, ese es un gran obstáculo para cruzar con la fusión nuclear, dicen los expertos.
"Esto es muy importante porque desde la perspectiva de la energía, no puede ser una fuente de energía si no estás sacando más energía de la que estás poniendo." Julio Friedmann, científico jefe de Carbon Direct y exjefe de tecnología energética de Livermore, le dijo a CNN el lunes.
"Los avances previos han sido importantes, pero no es lo mismo que generar energía que algún día podría usarse a mayor escala."
Los experimentos de fusión anteriores, incluido uno en el Reino Unido, han generado más energía, pero no han tenido una ganancia de energía tan grande. Por ejemplo, a principios de este año, los científicos del Reino Unido generaron un récord de 59 megajulios de energía, unas 20 veces más que el proyecto de los EE. UU. Aun así, el proyecto del Reino Unido solo mostró una ganancia de energía de menos de un megajulio.
Todavía quedan muchos años y un largo camino por recorrer para que el proyecto sea comercialmente viable. Ni los proyectos basados en EE. UU. ni en el Reino Unido "tener el hardware y los pasos necesarios para convertir los neutrones de fusión en electricidad," Anne White, jefa del Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear del MIT, le dijo a CNN.
Pero Roulstone señaló que los grandes y ambiciosos proyectos de energía nuclear deben comenzar en alguna parte: en 1942, los científicos de Chicago hicieron funcionar el primer reactor nuclear de fisión durante solo 5 minutos en su primera ejecución; 15 años más tarde, la primera planta de energía nuclear con sede en EE. UU. entró en funcionamiento en Pensilvania.
¿Qué es la fusión nuclear y por qué es importante?
La fusión nuclear es un proceso hecho por el hombre que replica la misma energía que alimenta al sol. La fusión nuclear ocurre cuando dos o más átomos se fusionan en uno más grande, un proceso que genera una gran cantidad de energía en forma de calor.
Los científicos de todo el mundo han estado estudiando la fusión nuclear durante décadas, con la esperanza de recrearla con una nueva fuente que proporcione energía ilimitada y libre de carbono, sin los desechos nucleares creados por los reactores nucleares actuales. Los proyectos de fusión utilizan principalmente los elementos deuterio y tritio, ambos isótopos de hidrógeno.
El deuterio de un vaso de agua, con un poco de tritio añadido, podría alimentar una casa durante un año. El tritio es más raro y más difícil de obtener, aunque se puede fabricar sintéticamente.
"A diferencia del carbón, solo necesitas una pequeña cantidad de hidrógeno, y es lo más abundante que se encuentra en el universo." Julio Friedmann, científico jefe de Carbon Direct y exjefe de tecnología energética de Lawrence Livermore, le dijo a CNN. "El hidrógeno se encuentra en el agua, por lo que las cosas que generan esta energía son ilimitadas y limpias."
¿En qué se diferencia la fusión de la fisión nuclear?
Cuando la gente piensa en la energía nuclear, es posible que le vengan a la mente las torres de enfriamiento y las nubes en forma de hongo. Pero la fusión es completamente diferente.
Mientras que la fusión fusiona dos o más átomos, la fisión es lo contrario; es el proceso de dividir un átomo más grande en dos o más pequeños. La fisión nuclear es el tipo de energía que alimenta los reactores nucleares de todo el mundo en la actualidad. Al igual que la fusión, el calor creado a partir de la división de átomos también se utiliza para generar energía.
La nuclear es una fuente de energía de cero emisiones, según el Departamento de Energía. Pero produce desechos radiactivos volátiles que deben almacenarse de manera segura y conllevan riesgos de seguridad. Las fusiones nucleares, aunque raras, se han producido a lo largo de la historia con resultados mortales y de gran alcance, como en los reactores de Fukushima y Chernobyl.
La fusión nuclear no conlleva los mismos riesgos de seguridad, y los materiales utilizados para alimentarla tienen una vida media mucho más corta que la fisión.
¿Cómo podría la energía de fusión nuclear eventualmente encender las luces en su casa?
Hay dos formas principales de generar fusión nuclear, pero ambas tienen el mismo resultado. La fusión de dos átomos crea una enorme cantidad de calor, que es la clave para producir energía. Ese calor se puede usar para calentar agua, crear vapor y hacer girar turbinas para generar energía, de forma muy similar a como la fisión nuclear genera energía.
El gran desafío de aprovechar la energía de fusión es mantenerla el tiempo suficiente para que pueda alimentar las redes eléctricas y los sistemas de calefacción de todo el mundo. El avance exitoso de los EE. UU. es un gran problema, pero todavía está en una escala mucho más pequeña que la que se necesita para generar suficiente energía para hacer funcionar una planta de energía, sin importar decenas de miles de plantas de energía.
"Se trata de lo que se necesita para hervir 10 teteras de agua," dijo Jeremy Chittenden, codirector del Centro de Estudios de Fusión Inercial del Imperial College de Londres. "Para convertir eso en una central eléctrica, necesitamos obtener una mayor ganancia de energía, necesitamos que sea sustancialmente más."
¿Cuáles son los siguientes pasos?
Los científicos y expertos ahora necesitan descubrir cómo producir mucha más energía a partir de la fusión nuclear en una escala mucho mayor.
Al mismo tiempo, deben descubrir cómo reducir eventualmente el costo de la fusión nuclear para que pueda usarse comercialmente.
"En este momento estamos gastando una gran cantidad de tiempo y dinero en cada experimento que hacemos," dijo Chittenden. "Necesitamos reducir el costo por un factor enorme."
Los científicos también necesitarán recolectar la energía producida por la fusión y transferirla a la red eléctrica en forma de electricidad. Pasarán años, y posiblemente décadas, antes de que la fusión pueda producir cantidades ilimitadas de energía limpia, y los científicos están en una carrera contrarreloj para combatir el cambio climático.
"Esto no contribuirá significativamente a la reducción del clima en los próximos 20 a 30 años," dijo Friedman. "Esta es la diferencia entre encender un fósforo y construir una turbina de gas."
