Un paso importante hacia la fusión nuclear a medida que los investigadores confirman la ignición científica

El 8 de agosto de 2021, los científicos tomaron un láser del tamaño de tres campos de fútbol y enfocaron sus 192 haces de luz en una cápsula de hidrógeno del tamaño de una bolita BB.

Cuando 192 rayos láser se enfocan en un área de ese tamaño, crean temperaturas de más de 100 millones de grados y una presión de más de 100 mil millones de veces la atmósfera de la Tierra, condiciones similares a las de una estrella.

De hecho, ese es el punto: para crear ignición y un futuro de fusión, los científicos están tratando esencialmente de hacer mini soles y posiblemente una forma inagotable de energía verde.

Además, el 8 de agosto de 2022, tres artículos revisados ​​por pares confirmaron lo que los investigadores mencionados anteriormente sabían desde el año pasado.

Foto de la época
Un largo filamento de material solar que había estado flotando en la atmósfera del sol, la corona, salió al espacio viajando a más de 900 millas por segundo, el 31 de agosto de 2012. (NASA/GSFC/SDO)

La ignición por fusión en un laboratorio es posible, algo que los científicos han intentado, sin éxito, confirmar desde la década de 1950.

En el experimento, los investigadores de los laboratorios anteriores registraron un rendimiento de más de 1,3 megajulios (MJ) en menos de 4 mil millonésimas de segundo.

Eso es diez billones de vatios de energía de fusión, aproximadamente 700 veces la capacidad de generación de toda la red eléctrica de EE. UU. en un momento dado.

Más importante aún, Omar Hurricane, científico jefe del programa de fusión por confinamiento inercial de LLNL, dijo sobre el experimento: “El disparo récord fue un gran avance científico en la investigación de fusión, que establece que la ignición por fusión en el laboratorio es posible en NIF.

“Lograr las condiciones necesarias para la ignición ha sido un objetivo de larga data para todas las investigaciones de fusión por confinamiento inercial y abre el acceso a un nuevo régimen experimental en el que el autocalentamiento de partículas alfa supera a todos los mecanismos de enfriamiento en el plasma de fusión”.

Foto de la época
La comunidad internacional de fusión por confinamiento inercial, incluidos los investigadores del LLNL, utiliza el láser OMEGA en el Laboratorio de Energética Láser de la Universidad de Rochester para realizar experimentos y probar diseños y diagnósticos de objetivos. (Instalación Nacional de Encendido)

En otras palabras, durante un corto tiempo los investigadores alcanzaron la temperatura necesaria para sostener la reacción de fusión, superar las necesidades de calentamiento externo y también todos los mecanismos de pérdida (procesos físicos que enfrían el plasma de fusión).

Y aunque el equipo no ha podido reproducir los mismos rendimientos de fusión desde el experimento de 2021, han podido obtener rendimientos en el rango de 430 a 700 kilojulios (un kJ equivale a 1000 julios y un MJ equivale a 1 000 000 J).

Además, los repetidos intentos han permitido a los investigadores comparar y contrastar los datos obtenidos de los experimentos, proporcionando pistas sobre “qué salió bien y qué cambios se necesitan para repetir ese experimento y superar su rendimiento en el futuro”.

“Es extremadamente emocionante tener una ‘prueba de existencia’ de ignición en el laboratorio”, dijo Hurricane a LLNL.

“Estamos operando en un régimen al que ningún investigador ha accedido desde el final de las pruebas nucleares, y es una oportunidad increíble para expandir nuestro conocimiento a medida que continuamos progresando”.

Logrando la ignición

Para lograr la fusión por confinamiento inercial (fusión que involucra rayos láser enfocados en una pequeña bolita de combustible), los científicos primero deben cumplir con el llamado criterio de Lawson.

En términos sencillos, el criterio de Lawson es similar a lo que sucede cuando un incendio crea suficiente calor para propagarse desde su fuente de combustible inicial al área que lo rodea.

En este caso, el calor (energía) del fuego es suficiente para superar el combustible previamente frío y provocar una reacción en cadena.

El objetivo con la ignición por fusión es similar, aunque en una escala mucho mayor y más complicada.

Según APS Physics, una reacción de fusión solo puede ocurrir en un gas ionizado caliente (plasma) a temperaturas superiores a los 100 millones de grados.

Alcanzar esa temperatura y luego mantenerla confinada el tiempo suficiente para crear una reacción en cadena es un desafío. Del ejemplo del fuego anterior, si la energía del fuego se disipa antes de calentar el área circundante, el fuego no se propagará, es decir, no provocará una reacción en cadena.

Foto de la época
La representación de este artista muestra un perdigón objetivo NIF dentro de una cápsula de 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. (Instalación Nacional de Encendido)

Con la fusión, dos núcleos de hidrógeno chocan con suficiente fuerza para fusionarse, creando un único núcleo de helio más pesado; sí, los elementos cambian. Eso produce una cantidad significativa de energía (calor).

La ignición ocurre cuando el proceso anterior se convierte en un ciclo de retroalimentación termodinámica autosostenible con un rápido aumento de la temperatura, cuando la energía/calor de la fusión es suficiente para superar los factores de enfriamiento y continuar forzando la unión de los núcleos de hidrógeno sin fuerzas externas (como rayos láser).

Es importante destacar que la fusión de átomos de hidrógeno libera casi cuatro millones de veces más energía que una reacción química como la quema de petróleo, gas o carbón.

Además, la ignición es una reacción autosuficiente que no requiere combustibles fósiles y el subproducto es helio (un gas inerte, no tóxico e inofensivo).

Así, según el megaproyecto internacional de investigación e ingeniería de fusión nuclear, ITER, la fusión es una forma posiblemente inagotable de energía verde.

Katie Spence

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Katie cubre energía y política para The Epoch Times. Antes de comenzar su carrera como periodista, Katie sirvió con orgullo en la Fuerza Aérea como técnica de operaciones aerotransportadas en JSTARS. Obtuvo su título en Filosofía Analítica y una especialización en Estudios Cognitivos de la Universidad de Colorado. Los escritos de Katie han aparecido en CNSNews.com, The Maverick Observer, The Motley Fool, First Quarter Finance, The Cheat Sheet e Investing.com. Envíele un correo electrónico a [email protected]

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