científicos de EE. UU. logran un gran avance en la fusión nuclear

LOGRAR UNA GANANCIA NETA DE ENERGÍA A TRAVÉS DEL ENCENDIDO POR FUSIÓN

El martes 13 de 2022, el Departamento de Energía de EE. UU. anunció un avance largamente esperado: lograr una ganancia neta de energía en una reacción de fusión nuclear por primera vez. La noticia despertó la esperanza en la comunidad científica, ya que este descubrimiento valida décadas de exploración del potencial de la fusión nuclear como fuente de energía limpia casi ilimitada, sin carbono. Si bien las perspectivas de producir tal energía en masa siguen siendo ampliamente teóricas, la secretaria de Energía, Jennifer M. Granholm, describió el logro como un «avance de fusión que pasará a los libros de historia».

cámara objetivo de la Instalación Nacional de Ignición de LLNL en California| imagen cortesía de LLNL

Científicos estadounidenses realizaron el experimento, conocido como ignición por fusión, en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL). Usando un láser de 192 rayos, dispararon 2,05 megajulios (MJ) de energía a una pequeña cápsula (hohlraum) que contenía átomos de hidrógeno.

Los potentes láseres comprimieron los átomos con una presión aplastante (x300 mil millones) mientras los calentaban a 100 millones de grados centígrados, una temperatura superior a la del núcleo del sol. Estas condiciones astronómicas liberaron 3,15 MJ de energía de fusión, lo que resultó en una ganancia neta de energía aproximadamente 1,5 veces mayor que los 2,05 MJ disparados inicialmente. En otras palabras, este experimento «produjo más energía de la fusión que la energía láser utilizada para impulsarlo», explica LLNL, un récord en tecnología de fusión nuclear y una prueba concreta de su potencial como fuente de energía.

dentro de la cámara de destino en el NIF | imagen © Philip Saltonstall

CÓMO FUNCIONAN LAS REACCIONES DE FUSIÓN NUCLEAR

La fusión implica la combinación de dos núcleos ligeros (generalmente dos átomos de hidrógeno) para producir un elemento nuevo y más pesado como el helio. Esta ignición hace que los átomos de hidrógeno pierdan un poco de masa en el proceso; esta pérdida se convierte en energía, como la salida de 3,15 MJ del experimento de LLNL. Para obtener ese resultado, la energía láser de la ‘Instalación Nacional de Ignición se convierte en rayos X dentro del hohlraum, que luego comprime una cápsula de combustible hasta que implosiona, creando un plasma de alta temperatura y alta presión’, escribe el laboratorio.

La energía de fusión es una idea relativamente incipiente en la historia humana (que comenzó en la década de 1960), pero esta reacción ha estado impulsando partes del universo durante eones. Específicamente, el sol, entre otras estrellas, produce reacciones de fusión nuclear cada segundo a escalas cósmicas, liberando miles de millones de kilogramos.

ignición de fusión nuclear en el trabajo | imagen cortesía de LLNL

¿LA ENERGÍA DE FUSIÓN PODERÁ ENERGIZAR NUESTROS HOGARES PRONTO?

La respuesta corta es no. Si bien los científicos describen esta ganancia neta de energía como una hazaña histórica, todavía tenemos un largo camino por recorrer. 3,15 MJ es una pequeña cantidad de energía liberada, lo que hace que la eficiencia del experimento sea inferior al 1 %. Para decirlo de otra manera, no estamos ni remotamente cerca de la cantidad necesaria para alimentar una instalación, y mucho menos un país. «Hemos tenido una comprensión teórica de la fusión durante más de un siglo, pero el viaje de saber a hacer puede ser largo y arduo. El hito de hoy muestra lo que podemos hacer con perseverancia”, comentó el Dr. Arati Prabhakar, asesor principal de ciencia y tecnología del presidente de EE. UU. y director de la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca.

Aunque es posible que estemos contemplando algunas décadas más de pruebas y desarrollo, los esfuerzos valen la espera. Si la energía de fusión alcanza cantidades comercializadas, las generaciones futuras se beneficiarán de un suministro casi ilimitado de energía limpia y sin emisiones de carbono. Más importante aún, a diferencia de las plantas de energía nuclear tradicionales, la tecnología elimina los desechos radiactivos de vida prolongada, lo que la convierte en un complemento ideal y seguro para las fuentes renovables existentes. Puedes ver la rueda de prensa completa aquí.

hohlraum que alberga el objetivo criogénico utilizado para lograr la ignición| imagen cortesía de LLNL