Logro histórico en fusión nuclear: experimento replica el proceso realizado al interior del Sol y obtiene ganancia neta de energía a partir de su reacción
El Departamento de Energía de Estados Unidos anunció hoy que científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore lograron generar a través del proceso de fusión nuclear, un 50% más de energía neta de la que utilizó el láser más grande del mundo para ejecutar el experimento. Este hito acerca la posibilidad de usar la fusión nuclear como una fuente de energía limpia, segura y prácticamente inagotable.
Lograr un proceso de ignición – punto en el cual la fusión nuclear entrega más energía que la que fue invertida— similar al que ocurre en el centro del sol y en las estrellas, ha sido un sueño que ha cautivado a la comunidad científica por más de 60 años.
La teoría decía que era posible replicar en la Tierra las reacciones atómicas, y con este fin, se han construido y ejecutado experimentos en distintos lugares del mundo.
El resultado anunciado hoy es de alto impacto: “por primera vez se logra crear un experimento controlado, en el laboratorio, en el cual la energía de los productos de la fusión nuclear es mayor que la energía utilizada para confinar y calentar la materia”, explica el investigador del Instituto de Física UC Julio Valenzuela, experto en Física de Plasmas.
¿Cómo funciona el experimento?
En NIF (National Ignition Facility), una infraestructura de tamaño similar al Estadio Nacional, se apuntó 192 haces de láser con una energía total de 2 mega-joule a una cápsula del tamaño de un grano de pimienta que contiene deuterio y tritio – isotopos del hidrógeno-– comprimiéndola a un pequeño volumen del tamaño de un cabello humano.
En el proceso, la materia se calienta a temperaturas sobre los 100 millones de grados Celsius, generando presiones muy extremas, capaces de comprimir el hidrógeno a densidades de hasta 100 veces la densidad del plomo.
En estas condiciones, la materia se convierte en un plasma caliente y denso donde los núcleos de hidrógeno tienen energía suficiente para vencer la repulsión eléctrica y fusionarse. Como resultado, se crea un elemento más pesado (helio) y un neutrón, liberando energía e imitando los procesos nucleares que le dan energía a los cuerpos celestes.
“La fusión nuclear controlada como fuente de energía se investiga desde al menos 60 años, y cada vez que se creía estar cerca de lograrlo aparecían procesos físicos de los cuales no se tenía conocimiento. Para lograr fusión nuclear, se necesita que la materia esté en condiciones extremas de presión, por lo que generar y entender la Física, ha sido un desafío enorme de parte de la comunidad de Física de Plasmas”, afirma el investigador.
Potenciales energéticos
La ventaja de obtener energía a partir de la fusión nuclear por sobre otras fuentes alternativas es que no genera gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos peligrosos. Además, el deuterio se pude obtener del agua de los océanos. A la tasa de consumo actual de energía, tenemos suficiente materia prima para abastecer el mundo por 109 años, comparado con el petróleo que tenemos suficiente para tan solo 200 años.
Una tercera ventaja es que es una energía segura, ya que, si falla algún mecanismo en su generación, el proceso se estanca y no se suministra combustible a la cámara de reacción, sin riesgos de que se produzcan accidentes nucleares.
Proyecciones a futuro
El resultado obtenido sienta las bases para pensar que dentro de las próximas décadas será posible explotar la fusión nuclear controlada a escala comercial, generando electricidad limpia, combustibles para el transporte, energía para industrias pesadas, entre otras aplicaciones.
Para llegar a esto los desafíos son enormes: “por ejemplo, aún queda por aumentar la eficiencia de la reacción para alcanzar niveles más altos de energía que sean comparables o superiores a la energía necesaria para alimentar a todo el experimento, que es unas cien veces la energía reportada. Por otra parte, también queda por diseñar una planta que coseche la energía cinética de los productos de la fusión nuclear y la convierta en energía eléctrica que se pueda utilizar en nuestras casas. Finalmente, un punto no menor, se necesita reducir los costos de la tecnología para que sea económicamente rentable”, concluye el investigador.
Crédito imagen: Laboratorio Nacional Lawrence Livermor
