Debemos ser positivos, una vez más el estudio y la aplicación conducen a resultados concretos a pesar de muchos detractores: en el ámbito energético, por tercera vez, el tercer resultado positivo lo repitió la Instalación Nacional de Encendido (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, California, no está diseñada como una planta de energía sino para recrear y estudiar las reacciones que ocurren durante las explosiones termonucleares.
Actualmente, el Laboratorio estudia y diseña sistemas para la producción de energía nuclear por fusión, una tecnología futurista que se cree capaz de resolver la mayoría de los problemas energéticos del planeta, produciendo cantidades casi ilimitadas de energía sin emisiones de gases de efecto invernadero con una producción insignificante de radiactivos. desperdiciar.
En las últimas décadas, los investigadores del NIF han estado estudiando para lograr el fusión nuclear, uno de los objetivos más desafiantes de toda la ciencia aplicada en el campo energético. En realidad, se había logrado un primer resultado significativo Diciembre 5 2022, aunque con una producción de energía limitada. Todavía es demasiado poco para una explotación rentable, pero es un hito que dejó claro que estábamos en el camino correcto.
Retrocedamos un poco: la ignición por fusión se produce cuando la potencia térmica de las partículas alfa producidas por las reacciones de fusión nuclear supera los efectos de enfriamiento de las pérdidas relacionadas, por ejemplo, con las emisiones de rayos X y la expansión por implosión. Cuando una cantidad suficiente de estas partículas se absorbe en la capa de combustible de alta densidad, se genera una ola de reacciones de fusión que se propaga hacia el combustible frío, una mezcla de deuterio y tritio (dos isótopos de hidrógeno) que rodea el calor puntual. Cuando la deposición de energía por partículas contribuye en más del 50% al calentamiento del combustible, se genera un circuito de retroalimentación autosostenible que resulta en una amplificación explosiva de la producción de energía.
En pocas palabras, un reactor de fusión nuclear funciona como un amplificador de energía y la ganancia obtenida viene dada por la relación entre la energía producida por la reacción de fusión y la absorbida por el combustible que es activado por rayos láser enfocados de alta energía. pequeño cilindro dorado, llamado hohlraum, que contiene la esfera de combustible. Este método, llamado indirecto, aprovecha los rayos X producidos por la interacción entre el láser y elhohlraum para comprimir la esfera de combustible, asegurando una mejor simetría de compresión que el enfoque directo.
Hay que entender que la dificultad también está relacionada con el combustible utilizado, que se encuentra en estado de plasma, es decir, un gas ionizado formado por un conjunto de electrones e iones y globalmente neutro (es decir, cuya carga eléctrica total es cero).
El plasma es considerado como el cuarto estado de la materia, que por lo tanto se distingue de los estados sólido, líquido y gaseoso, mientras que el término "ionizado" indica que una fracción bastante grande de electrones es despojada de los respectivos átomos. También existe en la naturaleza en la Tierra, aunque relativamente raro (rayos y auroras boreales), pero en el Universo constituye más del 99% de la materia conocida (las estrellas se encuentran en forma de plasma).
Otra dificultad es que el combustible para producir energía debe mantenerse a una densidad suficientemente alta y durante un tiempo suficientemente largo.
El primer resultado interesante se obtuvo con el experimento de Diciembre 5 2022, cuando el NIF había superado el umbral de ignición produciendo 3,15 megajulios (MJ) de energía de fusión utilizando 2,05 MJ de energía láser.
Para comprender la potencia de "disparo" del láser, el NIF utiliza 192 rayos láser capaces de liberar sobre el objetivo la misma potencia instantánea que requiere de media toda la red eléctrica estadounidense.
De hecho, la Julio 30 2023, el láser NIF aplicando siempre 2,05 MJ de energía al objetivo, obtuvo 3,88 MJ de producción de energía. El experimento se repitió elOctubre 8 2023 y por tercera vez, el NIF logró la ignición utilizando menos energía láser (1,9 MJ), produciendo un rendimiento de menos de 2,4 MJ. Unos días después, el Octubre 30 2023, el NIF estableció un nuevo récord, utilizando por primera vez una mayor cantidad de energía de ignición (2,2 MJ) y alcanzando 3,4 MJ de energía de fusión, la segunda producción de neutrones más alta jamás alcanzada.
Se trata de un importante paso adelante pero, aunque se ha logrado una ganancia neta de energía, la construcción de una central de fusión nuclear todavía llevará mucho tiempo. Ciertamente los éxitos ocurridos en 2023 han desautorizado a quienes consideraban una quimera la explotación de la energía nuclear por fusión; Los detractores se basaban en la suposición de que sería imposible alcanzar el nivel de precisión necesario con láseres para encender el combustible, que a su vez debía mantenerse en el estado físico necesario.
Los resultados son ahora alentadores y, aunque aún serán necesarios unos diez años para poder utilizar esta energía limpia y sostenible, debemos seguir invirtiendo en la formación de ingenieros e investigadores que, con su compromiso, podrán garantizar un futuro mejor. para todo el mundo.
(artículo publicado originalmente en https://www.ocean4future.org)
Imagen: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore / web
