Un paso más hacia la energía ilimitada: los científicos logran hacer una reacción de fusión, generando más energía de la consumida

Camara Objetivo De La Instalacion Nacional De Ignicion
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El Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) y la Administración Nacional de Seguridad Nacional (NNSA) dieron a conocer el logro que produjo más energía de fusión de la energía láser utilizada para impulsarla.

De acuerdo con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), la "ignición por fusión" es un avance científico que lleva décadas en desarrollo y que permitirá tener avances en la generación de energías limpias.

El LLNL detalla que el pasado 5 de diciembre, el equipo de la Instalación Nacional de Encendido del laboratorio realizó el experimento de fusión controlada, también conocido como punto de equilibrio energético científico, el primer hito de este tipo, que permitirá obtener información "invaluable" sobre la energía de fusión limpia.

Camara Objetivo Llnl
La cámara objetivo de la Instalación Nacional de Ignición de LLNL, donde 192 rayos láser entregaron más de 2 millones de julios de energía a una pequeña pastilla de combustible para crear una ignición por fusión el 5 de diciembre de 2022.

Según Jennifer M. Granholm, secretaria de Energía de EE. UU., este tipo de trabajo permitirá a los científicos resolver problemas más complejos y apremiantes para la humanidad, como proporcionar energía limpia para poder combatir el cambio climático y mantener una disuasión nuclear sin tener que realizar pruebas nucleares.

Así fue el experimento de ignición por fusión

El experimento de LLNL es el trabajo de más de una década de estudio sobre la fusión nuclear, que utiliza láseres para crear condiciones donde los átomos de hidrógeno se fusionen, liberando en el proceso grandes cantidades de energía.

Desde que la Instalación Nacional de Ignición comenzó a operar en 2009, se buscó obtener la reacción que generara una ganancia neta de energía y hacer de la fusión una fuente práctica de energía.

El experimento empieza con una pequeña cápsula de tamaño milimétrico que contiene dos formas de hidrógeno (deuterio y tritio), suspendida dentro de un "horno" cilíndrico, que recibe rayos X llamado "hohlraum", instalado todo en una cámara de reacción.

Hohlraum
El hohlraum que alberga el tipo de objetivo criogénico utilizado para lograr la ignición el 5 de diciembre de 2022

Después, se disparan 192 rayos láser que aumentan la temperatura del hohlraum a más de 3 millones de grados centígrados. Los rayos X resultantes calientan y expulsan o ablacionan la superficie de la cápsula, llamada ablator.

Esto provoca una implosión parecida a la de un cohete que comprime y calienta el combustible a temperaturas y densidades extremas hasta que los átomos de hidrógeno se fusionan, creando en el proceso, núcleos de helio y liberando neutrones de alta energía.

Si la implosión es simétrica, y la compresión y la temperatura en el punto caliente en el centro de la cápsula son suficientes, las partículas alfa resultantes se propagarán y calentarán el combustible frío circundante, provocando la reacción de fusión autosostenida, lo que genera energía que excede la entregada al objetivo, en un proceso conocido como ignición.

X Rays
Para crear la ignición por fusión, la energía láser 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.

Como resultado, el experimento del LLNL superó el umbral de fusión, entregando 2.05 megajulios (MJ) de energía al objetivo y obteniendo 3.15 MJ de producción de energía, es decir, 1.10 MJ más de los invertidos en el proceso.

Sin embargo apenas es el primer paso, pues ahora se requieren nuevos desarrollos científicos y tecnológicos para lograr que la Energía de Fusión Inercial sea más simple y asequible antes de alimentar hogares y negocios.

Esto es porque actualmente el proceso del LLNL requiere de una serie de potentes sistemas láser que cuentan con el tamaño de un estadio deportivo. Gracias a estos, se pueden generar las temperaturas y presiones que se encuentran en los núcleos de estrellas y planetas gigantes, así como en las armas nucleares.

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