Los científicos han confirmado un gran avance que podría allanar el camino para la futura abundancia de energía limpia después de más de medio siglo de investigación sobre la fusión nuclear.
Investigadores de la Instalación Nacional de Ignición de EE. UU. en California dijeron que los experimentos de fusión liberaron más energía de la que bombearon los láseres masivos de alta energía del laboratorio, un logro histórico conocido como ignición o ganancia de energía.
La tecnología está lejos de estar lista para convertirse en plantas de energía viables, y no está a punto de resolver la crisis climática, pero los científicos han aclamado el avance como prueba de que el poder de las estrellas se puede aprovechar en la Tierra.
«La semana pasada… dispararon una serie de láseres a una bolita de combustible y se liberó más energía del encendido de la fusión que del láser que entraba», dijo el Dr. Arati Prabhakar, director de política en la Oficina de Ciencias de la Casa Blanca. . tecnología. «Este es un gran ejemplo de lo que la persistencia realmente puede lograr».
La energía de fusión plantea la perspectiva de abundante energía limpia: las reacciones no liberan gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos. Un kilogramo de combustible de fusión, que se compone de formas pesadas de hidrógeno llamadas deuterio y tritio, proporciona energía equivalente a 10 millones de kilogramos de combustibles fósiles. Pero tomó 70 años para llegar a este punto.
En el anuncio del martes, Jill Hroby, de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear, dijo que Estados Unidos ha «dado el primer paso tentativo hacia una fuente de energía limpia que tiene el potencial de revolucionar el mundo».
La Instalación Nacional de Ignición es un enorme complejo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore cerca de San José. Fue construido para realizar experimentos que recrean, brevemente y en miniatura, los procesos lanzados dentro de las bombas nucleares, lo que permite a los Estados Unidos mantener sus ojivas nucleares sin necesidad de pruebas nucleares.
Pero las experiencias también son un trampolín hacia el poder limpio de la fusión. Para lograr las interacciones, los investigadores dispararon hasta 192 láseres gigantes en un cilindro dorado de un centímetro de largo llamado hohlraum. La intensa energía calienta el contenedor a más de 3 mC, más caliente que la superficie del Sol, y baña en rayos X los gránulos de combustible del tamaño de una pimienta que se encuentran en su interior.
Los rayos X despojan la superficie del grano y desencadenan una implosión similar a la de un cohete, lo que lleva las temperaturas y presiones a extremos que solo se ven dentro de las estrellas, los planetas gigantes y las detonaciones nucleares. La implosión alcanza velocidades de hasta 400 kilómetros por segundo y da como resultado la fusión de deuterio y tritio.
Cada par de núcleos de hidrógeno fusionados produce un núcleo de helio más ligero, un estallido de energía según la ecuación de Einstein E=mc2. El deuterio se extrae fácilmente del agua de mar, mientras que el tritio se puede sintetizar a partir del litio que se encuentra en la corteza terrestre.
En el último experimento, los investigadores inyectaron 2,05 megajulios de energía láser y obtuvieron 3,15 megajulios, casi un aumento del 50%, una señal de que las reacciones de fusión en los granos conducen a más reacciones de fusión.
Si bien acogió con beneplácito la noticia, la comunidad científica irlandesa minimizó sus efectos directos en la producción de energía.
El profesor Ronan McNulty, físico del University College Dublin, dijo que si bien era un paso importante y alentador en la investigación de la fusión, las expectativas aún deberían ser razonables.
«La fusión como fuente de energía viable no estará disponible mañana ni dentro de cinco años. Sin embargo, a largo plazo, creo que es la solución definitiva para obtener energía limpia e ilimitada».
El Dr. Cormac Orivertay, profesor de física en la Universidad Tecnológica del Sureste, dijo que si bien es un «progreso real, aunque algo pequeño», todavía queda mucho camino por recorrer.
«Hay algo antiguo, ya sabes, si invirtiéramos tanto dinero en fusión como lo hacemos en armas y esas cosas, lo habríamos pirateado hace años. Pero parece que está progresando a un ritmo muy lento».
En la Escuela de Física Teórica del Instituto de Estudios Avanzados de Dublín, el profesor Dingo O’Connor dijo que era una noticia «fantástica», pero que el logro era relativamente pequeño en comparación con otros descubrimientos científicos como el descubrimiento de las ondas gravitacionales o la partícula de Higgs.
«Es una prueba de concepto», dijo. «Es un logro científico. El verdadero desafío de usarlo es el desafío de la ingeniería».
Si bien la pastilla utilizada en este experimento disparó más energía que el láser insertado, el cálculo no incluye los aproximadamente 300 MJ necesarios para alimentar el láser en primer lugar. El láser NIF se dispara una vez al día, pero la planta de energía necesitaría calentar los objetivos 10 veces por segundo. Luego están los objetivos de costos. Los que se usaron en el experimento estadounidense costaron decenas de miles de dólares, pero para una planta de energía viable necesitaba costar un centavo. Otro problema es cómo se libera la energía en forma de calor.
Con suficiente inversión, «unas pocas décadas de investigación pueden ponernos en condiciones de construir una planta de energía», dijo el Dr. Kim Podell, director del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Agregó que una planta de energía basada en la tecnología alternativa utilizada en Joint European Toros (JET) en Oxfordshire podría estar lista pronto.
«De alguna manera, todo cambia, y de otra manera, nada cambia», dijo Justin Wark, profesor de física en la Universidad de Oxford y director del Centro de Ciencias de Alta Densidad de Energía de Oxford.
Este resultado prueba lo que la mayoría de los físicos siempre han creído: la fusión en el laboratorio es posible. Sin embargo, los obstáculos que deben superarse para hacer algo parecido a un reactor comercial son enormes y no deben subestimarse».
Wark dijo que preguntar cuánto tiempo llevaría superar los desafíos es como preguntar a los hermanos Wright cuánto tiempo les llevaría construir un avión para cruzar el Atlántico justo después de su primer vuelo. “Entiendo que todos quieran pensar en esto como la solución perfecta a la crisis energética, no lo es, y quien lo dijo con certeza está equivocado.
Agregó: «Es muy poco probable que la fusión afecte una escala de tiempo lo suficientemente corta como para afectar la actual crisis del cambio climático, por lo que no debemos disminuir nuestros esfuerzos en este sentido».
Los últimos resultados también muestran que la ciencia básica funciona, las leyes de la física no nos impiden alcanzar el objetivo, los problemas son técnicos y económicos. Como dijo una vez Niels Bohr, el físico atómico ganador del Premio Nobel: “La predicción es muy difícil, especialmente cuando se trata del futuro”. – Informe adicional The Guardian
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