Un gran avance en la fusión nuclear se ha confirmado un año después de que se lograra en un laboratorio en California. Investigadores de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) registraron el primer caso de ignición el 8 de agosto de 2021.
La fusión nuclear es el proceso que alimenta el Sol y otras estrellas: los átomos pesados de hidrógeno chocan con suficiente fuerza que se fusionan para formar un átomo de helio, liberando grandes cantidades de energía como subproducto. Una vez que el plasma de hidrógeno «se enciende», la reacción de fusión se vuelve autosuficiente, y las fusiones mismas producen suficiente energía para mantener la temperatura sin calentamiento externo.
La ignición durante una reacción de fusión significa esencialmente que la reacción en sí misma produjo suficiente energía para ser autosuficiente, lo que sería necesario en el uso de la fusión para generar electricidad.
Si pudiéramos aprovechar esta reacción para generar electricidad, sería una de las fuentes de energía más eficientes y menos contaminantes posibles. No se requerirían combustibles fósiles, ya que el único combustible sería el hidrógeno, y el único subproducto sería el helio, que usamos en la industria y del que realmente escaseamos.
El problema con la energía de fusión en este momento es que no tenemos las capacidades técnicas para aprovechar este poder. Científicos de todo el mundo están trabajando actualmente para resolver estos problemas.
En este último hito en el LLNL, los investigadores registraron un rendimiento energético de más de 1,3 megajulios (MJ) durante solo unos pocos nanosegundos. Como referencia, un MJ es la energía cinética de una masa de una tonelada que se mueve a 100 mph.
El científico jefe del programa de fusión por confinamiento inercial de LLNL, Omar Hurricane dijo:
«El disparo récord fue un gran avance científico en la investigación de fusión, que establece que la ignición de 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».
En los experimentos realizados para alcanzar este resultado de ignición, los investigadores calientan y comprimen un «punto caliente» central de combustible de deuterio-tritio (átomos de hidrógeno con dos y tres neutrones, respectivamente) usando un pistón denso circundante también hecho de deuterio-tritio, creando un Plasma de hidrógeno súper caliente y súper presurizado .
Los autores en un artículo que publica los resultados dijeron:
«La ignición ocurre cuando el calentamiento de la absorción de partículas α [dos protones y dos neutrones estrechamente unidos] creadas en el proceso de fusión supera los mecanismos de pérdida en el sistema por un período de tiempo».
Este resultado histórico se produce después de años de investigación y miles de horas de trabajo dedicadas a mejorar y perfeccionar el proceso: más de 1000 autores están incluidos en el artículo.
A pesar de que los intentos repetidos no han podido lograr el mismo rendimiento energético que el experimento de agosto de 2021, todos ellos alcanzaron energías más altas que los experimentos anteriores. Los datos de estos seguimientos ayudarán a los investigadores a optimizar aún más el proceso de fusión y explorar más la fusión nuclear como una opción real para la generación de electricidad en el futuro.
Omar Hurricane dijo:
«Es extremadamente emocionante tener una ‘prueba de existencia’ de ignición en el laboratorio»
«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».
