Los científicos han confirmado que han logrado por primera vez en el laboratorio una reacción de fusión nuclear que es autosuficiente en lugar de desaparecer de inmediato, acercándose así a imitar la reacción química que alimenta al Sol y podría conducir a una fuente limpia y sostenible de energía. energía. Sin embargo, los investigadores aún no saben exactamente cómo recrear el experimento y lograr la misma producción de energía, que alcanzó una producción de 1,3 megajulios (MJ) de energía.
Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), EE. UU., confirmaron a través de tres nuevos estudios publicados recientemente en las revistas Physical Review Letters y Physical Review E, que un experimento realizado hace exactamente un año, en agosto de 2021, estableció un récord de rendimiento y autosuficiencia en procesos de fusión nuclear, liberando más de 1,3 megajulios (MJ) de energía y logrando la autoperpetuación.
Sin embargo, en los últimos meses, los científicos han intentado replicar el resultado en cuatro experimentos similares, pero solo lograron la mitad del rendimiento energético obtenido en el experimento inicial. A pesar de ello, los estudios publicados confirman que tras décadas de trabajo se ha conseguido el primer encendido exitoso de una reacción de fusión nuclear. Según un comunicado de prensa, este es un paso adelante sin precedentes en la búsqueda de procesos de fusión nuclear que sean realmente viables como fuente de energía de uso masivo.
Fusión y fisión nuclear
La fusión nuclear ocurre cuando dos átomos se fusionan para producir un átomo más pesado, liberando una enorme explosión de energía en el proceso. Aunque se puede encontrar en la naturaleza, el fenómeno es muy difícil de reproducir en el laboratorio, ya que se requiere un ambiente de alta energía para mantener la reacción a largo plazo.
En el proceso inverso, la fisión nuclear (la división de un núcleo en núcleos más livianos), estos fenómenos ocurren en direcciones opuestas. Este es el criterio que se utiliza actualmente en la energía nuclear, pero con características que la hacen peligrosa para su uso social: la fusión nuclear obtendría un rendimiento energético superior al de la fisión nuclear y sin consecuencias ambientales negativas. La fusión nuclear no produce emisiones contaminantes, no genera residuos radiactivos a largo plazo y no conlleva los riesgos asociados a una reacción nuclear no controlada.
Por ejemplo, el Sol genera energía a través de la fusión nuclear, uniendo átomos de hidrógeno para crear helio. Las supernovas, esas estrellas gigantes que explotan, también se benefician de la fusión nuclear. A través de estas reacciones, se crean moléculas más pesadas, como el hierro. Sin embargo, los entornos creados por el hombre en la Tierra no son tan eficientes: el calor y la energía se escapan a través de mecanismos de enfriamiento, como los rayos X o la conducción de calor.
un gran paso
¿Qué se necesita para que la fusión nuclear sea una fuente viable de energía para los humanos? En principio, es necesario realizar el encendido, que sería similar al «encendido» del sistema, gracias al cual los mecanismos de autocalentamiento superan la pérdida de energía y viabilizan la producción. Cuando se obtiene la ignición, la reacción de fusión nuclear se activa de forma autónoma.
El histórico experimento realizado el 8 de agosto de 2021 produjo el primer encendido exitoso de una reacción de fusión nuclear, con alta producción de energía y verificación de su capacidad de autoperpetuarse. Ahora, el próximo desafío es recrear estas condiciones para que el proceso se pueda escalar y permitir la creación de reactores de fusión nuclear capaces de alimentar ciudades enteras, lo que marca un gran paso adelante en la solución de los problemas energéticos y ambientales que azotan al planeta. .
Referencias
Se superó el criterio de Lawson para la ignición en un experimento de fusión inercial. H. Abu-Shawareb et al. Cartas de Examen Físico (2022). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.075001
Rendimiento experimental y firmas de ignición en la Instalación Nacional de Ignición. AB Zylstra et al. Examen Físico E (2022). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.025202
Diseño de un experimento de fusión inercial que supera el criterio de ignición de Lawson. AL Kritcher et al. Examen Físico E (2022). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.025201
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