Los científicos de California pueden haber descubierto una fuente de energía limpia ilimitada al recrear el proceso de fusión nuclear que alimenta al sol.
Los investigadores de la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore pudieron provocar una reacción de fusión que se sostuvo brevemente, una hazaña importante porque la fusión requiere temperaturas y presiones tan altas que se esfuma fácilmente.
El experimento se realizó en agosto, pero se informó por primera vez a principios de este mes. Se han realizado pruebas similares antes, pero esta fue la primera que generó más energía de la que se usó para crear el experimento, lo que significa que los científicos ahora podrían aprovechar la fusión nuclear como fuente de energía.
La prueba de agosto en realidad generó más energía de lo que predijeron los científicos y dañó algunos equipos.
Pero ahora podría representar un momento innovador en el alejamiento de la humanidad de los combustibles fósiles como el petróleo y el carbón hacia fuentes de energía completamente limpias que no contaminan el aire ni dejan cicatrices en los paisajes con minería o oleoductos.
El objetivo final, aún dentro de unos años, es generar energía de la misma manera que el sol genera calor, empujando los átomos de hidrógeno tan cerca unos de otros que se combinan en helio, que libera torrentes de energía.
Una sola taza de esa sustancia podría alimentar una casa de tamaño promedio durante cientos de años, sin emisiones de carbono.
Utilizando el láser más grande del mundo, que consta de 192 rayos y temperaturas más de tres veces más altas que el centro del sol, los investigadores persuadieron al combustible de fusión por primera vez para que se calentara más allá del calor que le inyectaban, logrando una ganancia neta de energía.
Los preamplificadores en la Instalación Nacional de Ignición aumentan la energía de los rayos láser que finalmente irradian combustible de hidrógeno. La foto está coloreada
La Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en la foto, arriba. El sistema utiliza 192 rayos láser que convergen en el centro de esta esfera gigante para hacer implosionar una pequeña pastilla de combustible de hidrógeno.
Toda la energía de los 192 haces de NIF se dirige dentro de un cilindro de oro llamado hohlraum, que tiene aproximadamente el tamaño de una moneda de diez centavos. Una pequeña cápsula dentro del hohlraum contiene átomos de deuterio (hidrógeno con un neutrón) y tritio (hidrógeno con dos neutrones) que alimentan el proceso de ignición.
El fenómeno, llamado plasma en llamas, marca un paso hacia la energía de fusión autosuficiente. Los científicos ahora parecen ser capaces de hacer que el combustible se «queme» por sí solo y produzca más energía de la que se necesita para provocar la reacción inicial.
La mayoría de los científicos creen que aún faltan décadas para las centrales eléctricas de fusión, pero el potencial de la tecnología es difícil de ignorar.
Aunque dicha fusión se ha replicado antes, es la primera vez que la reacción terminó produciendo más energía de la que se utilizó para iniciar el experimento.
Las reacciones de fusión no emiten carbono y no producen residuos radiactivos de larga duración. La fusión nuclear presiona dos tipos de hidrógeno que se encuentran en las moléculas de agua. Cuando se fusionan, «una pequeña cantidad (miligramos) de combustible produce enormes cantidades de energía y también es muy ‘limpio’ porque no produce desechos radiactivos», dijo Carolyn Kuranz, una física experimental de plasma que no participó en la investigación. .
Los experimentos crean plasmas ardientes que duran solo una milmillonésima de segundo, pero es suficiente para ser considerado un éxito.
Esta ilustración muestra un perdigón objetivo dentro de una cápsula hohlraum con rayos láser entrando a través de aberturas en cada extremo. Los rayos comprimen y calientan el objetivo a las condiciones necesarias para que ocurra la fusión nuclear.
«Es básicamente energía limpia ilimitada que se puede implementar en cualquier lugar», dijo.
La tecnología todavía está muy lejos de producir energía útil.
Ya ha pasado varios años dentro de un laboratorio que parece sacado directamente de Star Trek. De hecho, una de las películas usó el laboratorio como imágenes de fondo para la sala de máquinas de la Enterprise, y muchos intentos fallidos de llegar a este punto.
Un ajuste que ayudó: los investigadores hicieron que la cápsula de combustible fuera un 10 por ciento más grande y ahora tiene el tamaño de un cojinete de bolas.
Esa cápsula cabe en una pequeña lata de metal dorado a la que los investigadores apuntan 192 láseres.
Lo calientan a unos 100 millones de grados, creando alrededor de un 50 por ciento más de presión dentro de la cápsula que la que hay dentro del centro del sol.
Los experimentos crean plasmas ardientes que duran solo una milmillonésima de segundo, pero es suficiente para ser considerado un éxito.
La reacción de fusión en este caso produjo alrededor de 2,5 megajulios de energía, que es alrededor del 120 por ciento de los 2,1 megajulios de energía de los láseres.
En comparación, un hogar promedio consume alrededor de 108 megajulios por día.
El Departamento de Energía de EE. UU. dice que anunciará un «gran avance científico» en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore este martes.
Michael Campbell, director del LLE de la Universidad de Rochester en Nueva York
«Los datos de diagnóstico iniciales sugieren otro experimento exitoso en la Instalación Nacional de Ignición», dijo el laboratorio.
“Sin embargo, el rendimiento exacto aún se está determinando y no podemos confirmar que esté por encima del umbral en este momento. Ese análisis está en proceso, por lo que publicar la información… antes de que se complete el proceso sería inexacto.’
«Si esto se confirma, estamos presenciando un momento de la historia», dijo el Dr. Arthur Turrell, físico de plasma, al Tiempos financieros.
«Los científicos se han esforzado por demostrar que la fusión puede liberar más energía de la que se genera desde la década de 1950, y los investigadores de Lawrence Livermore parecen haber aplastado definitivamente este objetivo de hace décadas».
«No podría ser más profundo para la energía de fusión», agregó Nicholas Hawker, director ejecutivo de la empresa emergente First Light Fusion con sede en Oxford, y describió el avance potencial como «un cambio de juego».
«Le da a los EE. UU. una capacidad de laboratorio para estudiar plasmas ardientes y física de alta energía relevante para [nuclear weapons] administración», dijo Michael Campbell, director de LLE en la Universidad de Rochester en Nueva York, a Física Hoy.
«Es un enorme logro científico».
La Instalación Nacional de Ignición, valorada en 3500 millones de dólares, se construyó inicialmente con la intención de probar armas nucleares mediante la simulación de explosiones, pero ahora su enfoque se ha desplazado hacia el avance de la investigación de la energía de fusión.
Investigadores de todo el mundo han estado trabajando en la tecnología durante décadas, probando diferentes enfoques.
Treinta y cinco países están colaborando en un proyecto en el sur de Francia llamado Reactor Experimental Termonuclear Internacional que utiliza imanes enormes para controlar el plasma sobrecalentado. Se espera que comience a operar en 2026.
Experimentos anteriores en los Estados Unidos y el Reino Unido lograron fusionar átomos, pero no lograron el autocalentamiento.
La administración Biden, a través de la Ley de Reducción de la Inflación, está invirtiendo casi $ 370 mil millones en nuevos subsidios para energía baja en carbono con el plan de reducir las emisiones y enfocarse en tecnología limpia para la próxima generación.
