Hot Stuff: el laboratorio alcanza un hito en el largo camino hacia la energía de fusión

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Con 192 láseres y temperaturas más de tres veces más calientes que el centro del sol, los científicos alcanzaron, al menos por una fracción de segundo, un hito clave en el largo camino hacia la energía de fusión casi libre de contaminación.

Los investigadores de la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California pudieron provocar una reacción de fusión que se mantuvo brevemente, una hazaña importante porque la fusión requiere temperaturas y presiones tan altas que se esfuma fácilmente.

El objetivo final, aún dentro de unos años, es generar energía de la misma manera que el sol genera calor, al juntar átomos de hidrógeno tan cerca unos de otros que se combinan en helio, que libera torrentes de energía.

Un equipo de más de 100 científicos publicó los resultados de cuatro experimentos que lograron lo que se conoce como plasma ardiente en la revista Nature del miércoles. Con esos resultados, junto con los resultados preliminares anunciados en agosto pasado de los experimentos de seguimiento, los científicos dicen que están en el umbral de un avance aún mayor: la ignición. Ahí es cuando el combustible puede continuar “quemándose” por sí solo y producir más energía de la que se necesita para provocar la reacción inicial.

“Estamos muy cerca del siguiente paso”, dijo el autor principal del estudio, Alex Zylstra, físico experimental en Livermore.

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, física experimental de plasma de la Universidad de Michigan que no participó. de la investigacion “Básicamente es energía limpia ilimitada que se puede implementar en cualquier lugar”, dijo.

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, dijo Steven Cowley, director del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, que no formó parte de este estudio.

Pero no confíes en la fusión todavía.

“El resultado es científicamente muy emocionante para nosotros”, dijo el coautor del estudio Omar Hurricane, científico jefe del programa de fusión de Lawrence Livermore. “Pero estamos muy lejos de la energía útil”.

Tal vez décadas, dijo.

Ya han pasado varios años dentro de un laboratorio que es directamente de Star Trek (una de las películas usó el laboratorio como imágenes de fondo para la sala de máquinas de la Enterprise) y muchos intentos fallidos para llegar a este punto. Un ajuste que ayudó: los investigadores hicieron que la cápsula de combustible fuera un 10 % más grande. Ahora es hasta el tamaño de un BB.

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 un 50% más de presión dentro de la cápsula que la que hay dentro del centro del sol. Estos experimentos crearon plasmas ardientes que duraron solo una billonésima de segundo, pero eso fue suficiente para ser considerado un éxito, dijo Zylstra.

En general, los cuatro experimentos en el estudio de Nature, realizados en noviembre de 2020 y febrero de 2021, produjeron hasta 0,17 megajulios de energía. Eso es mucho más que los intentos anteriores, pero aún menos de una décima parte de la energía utilizada para iniciar el proceso. dijo Zylstra. Un megajulio es suficiente energía para calentar un galón de agua a 100 grados Fahrenheit (38 grados Celsius).

Los resultados preliminares de los experimentos realizados más adelante en 2021, que aún están siendo revisados ​​por otros científicos, impulsaron la producción de energía a 1,3 megajulios y duraron 100 billonésimas de segundo, según un comunicado de prensa del gobierno. Pero incluso eso está por debajo de los 1,9 megajulios necesarios para alcanzar el punto de equilibrio.

“El mayor problema con la fusión es que es difícil”, dijo Cowley de Princeton. “De lo contrario, podría ser la manera perfecta de generar energía: sostenible, abundante, segura y con un impacto ambiental mínimo”.

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Ignacio

Ignacio Pereti es un reconocido periodista y escritor en proceso de aprendizaje continuo.