Los científicos e ingenieros del Laboratorio Nacional Lawrence Livermoore dicen que crearon con éxito plasma ardiente en un laboratorio que se alimentó brevemente con el calor de sus propias reacciones de fusión nuclear, un paso clave en el camino hacia el aprovechamiento de la energía de fusión funcional.
Los investigadores utilizaron el láser más energético del mundo en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del laboratorio para calentar un isótopo de hidrógeno del tamaño de BB a varias veces la temperatura en el núcleo del Sol. Esto creó la presión necesaria para iniciar el proceso de fusión de hidrógeno, que luego calentó el material por sí solo en una fracción significativa de un megajulio sin la ayuda de otras fuentes de calor.
Los investigadores dieron a conocer su trabajo en un artículo publicado esta semana en Nature, escrito por el físico LLNL Alex Zylstra y Omar Hurricane.
"Un plasma ardiente es un plasma en el que las reacciones de fusión calientan el combustible más que el calentamiento inicial que hicimos para iniciar la combustión", dijo Zylstra a LaComparacion. "Primero producimos este estado en experimentos realizados entre noviembre de 2020 y febrero de 2021, como se informa en este artículo; estos experimentos produjeron hasta 0,17 megajulios de energía de fusión".
El objetivo final de este trabajo, y la razón de ser del propio sitio NIF, es crear una reacción de fusión lo suficientemente fuerte como para volverse autosuficiente. Se necesita una enorme cantidad de energía externa para inducir la fusión, donde dos átomos de hidrógeno se rompen y liberan grandes cantidades de energía. Y para que realmente funcione como combustible, la fusión tiene que liberar más energía de la que se usó para desencadenar la chispa de fusión inicial.
Una vez que se enciende la chispa, cada reacción de fusión produce suficiente energía para sostener el proceso, induciendo la fusión en los átomos de hidrógeno cercanos que también liberan energía de manera exponencial.
Este calor autosuficiente generado por la quema de plasma realmente permitió a los ingenieros de LLNL producir una producción de energía récord en agosto pasado cuando la Instalación Nacional de Ignición de LLNL generó 10 cuatrillones de vatios de energía a partir de una experiencia de fusión.
Ese estallido de 0,17 megajulios no es ni siquiera el 10% de lo que se necesita para desencadenar una fusión nuclear sostenida, pero es un 10% más de energía que la que tenían inicialmente los láseres LLNL.
"Esto es importante porque significa que ahora podemos aprovechar el autocalentamiento de la fusión para aumentar drásticamente la cantidad de energía generada con más mejoras, y esto se demostró en un experimento posterior en agosto de 2021 que produjo 1,3 megajulios de energía". Zylstra nos dijo. "La ignición es un paso más difícil que un plasma en llamas cuando el autocalentamiento de la fusión puede dominar los mecanismos físicos que hacen que el combustible pierda energía".
Mientras tanto, todo esto se hace sin dejar residuos radiactivos. De hecho, el único subproducto de este proceso es el helio, que en realidad escasea a nivel mundial, por lo que incluso el subproducto de este proceso es valioso.
Análisis: Ok, pero ¿cuándo tendremos reactores de fusión?
A pesar del asombroso logro y de una década o más de investigación en el NIF, pasará algún tiempo antes de que la fusión nuclear comience a impulsar al mundo.
"Una demostración científica de la ignición por fusión es quizás comparable al avión del hermano Wright", dijo Zylstra a LaComparacion. "Pero todavía es muy difícil pasar de ese logro a un avión a reacción moderno en el que puedes comprar boletos para un vuelo transcontinental".
En este momento, los investigadores están más en la fase de prueba de concepto tratando de averiguar si la fusión nuclear útil es posible dado el estado de nuestra tecnología.
Una vez que se hayan verificado todos estos pasos, corresponderá a otros científicos e ingenieros determinar la mejor manera de explotar esta nueva tecnología. Pero si funciona, esta investigación cambiará nuestras vidas, y eso es ciencia real, no ficción.