Fusión nuclear sostenible levanta esperanzas para la energía verde
Publicado: Lun Feb 17, 2014 6:15 pm
Investigadores estadounidenses han logrado una primicia mundial en un experimento ambicioso que pretende recrear las condiciones del centro del sol y de allanar el camino para los reactores de fusión nuclear.
Los científicos generaron más energía a partir de reacciones de fusión que pusieron el combustible nuclear, en un pequeño pero decisivo paso en el camino hacia el aprovechamiento de la energía de fusión. El objetivo final – producir más energía de la que se consume – sigue siendo un largo camino por recorrer, pero la hazaña se ha planteado, no obstante, la esperanza de que después de décadas de fracasos, se está haciendo finalmente el progreso firme.
La energía de fusión tiene el potencial de convertirse en una fuente de energía alternativa radical, con cero emisiones de carbono durante la operación y el mínimo desperdicio, pero las dificultades técnicas en la demostración de la fusión en el laboratorio hasta el momento han demostrado ser abrumadores. Mientras que los reactores nucleares existentes generan energía mediante el fraccionamiento de átomos en partículas más ligeras, los reactores de fusión combinan los núcleos atómicos ligeros en partículas más pesadas.
En sus experimentos, los investigadores de National Ignition Facility en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California usan un banco de 192 rayos láser de gran alcance para aplastar una minúscula cantidad de combustible, de manera tan fuerte y rápida que logra superar la temperatura del sol.
El proceso no es sencillo. Los láseres se disparan a una cápsula de oro que sostiene una bolilla esférica – 2mm de ancho. El combustible está revestido en el interior de este sedimento de plástico en una capa tan delgada como el de un cabello humano.
Cuando la luz del láser entra en la cápsula de oro, hace que las paredes del recipiente de oro emitan rayos X, que calientan el sedimento y lo hacen implosionar con extraordinaria ferocidad. El combustible, una mezcla de isótopos de hidrógeno llamado tritio y deuterio, se fusionan parcialmente bajo las condiciones intensas.
Los científicos no han generado más energía del total que se usa en el experimento. Los láseres generan casi dos megajoules de energía en su objetivo, el equivalente, más o menos, a dos cartuchos estándar de dinamita. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de esta alcanza el combustible. En la revista Nature, los científicos dicen que las reacciones de fusión en el combustible liberan 17 kilojoules de energía.
Aunque leve, el avance es una buena noticia para los científicos del NIF. En 2012, se reestructuró el proyecto y dado metas más modestas después de seis años de fracaso para generar más energía de la que se consume. Conocido como “Ignition”
Los resultados de la instalación NIF ayudarán a los científicos encontrar la manera de construir un reactor de fusión, pero el centro es financiado principalmente para ayudar a los EE.UU. a entender el envejecimiento de su arsenal de armas nucleares. Los experimentos ayudan a verificar los modelos informáticos que se utilizan en lugar de los ensayos nucleares, que ahora están prohibidos.
Omar Hurricane, el autor principal del informe, dijo que la última mejora vino mediante el control de la implosión de la bolilla esférica con más cuidado. En experimentos anteriores, la bolilla distorsionada fue aplastado, lo cual parecía reducir la eficacia del proceso. Aplastando el combustible con más suavidad, los núcleos de helio producen en las reacciones de fusión volcando su energía al combustible, calentando aún más, y aumentando el manejo de conducción de un ciclo cada vez más.
“Finalmente, mediante el aprovechamiento de estas reacciones, conseguimos más energía de la reacción de lo que ponemos en combustible DT“, dijo Hurricane. El informe aparece en la revista Nature.
El sueño de la fusión controlada sigue siendo una esperanza lejana, dijo Hurricane, que era demasiado pronto para decir si era posible incluso con la instalación de NIF. Los investigadores necesitan conseguir un centenar de veces más energía con las reacciones de fusión antes de que el proceso pueda funcionar por sí mismo, y más para ofrecer un superávit global de energía.
Steven Cowley, director del Centro para la Energía de Fusión Culham cerca de Abingdon, en Reino Unido, dijo que el estudio era “realmente excelente”, y comenzó a abordar los desafíos fundamentales de lo que se conoce como fusión inercial en el laboratorio. Dijo que el equipo puede necesitar un láser más grande, o una cápsula rediseñada que pueda comprimirse más violentamente sin llegar a ser inestable.”Livermore se debe dar suficiente tiempo para desarrollar una mejor cápsula. Me parece que apenas hemos empezado a entender el régimen de la fusión“, dijo Cowley.
El laboratorio Culham ha adoptado un enfoque diferente, llamado confinamiento magnético. ”Hemos esperado 60 años para acercarnos a la fusión controlada. Ahora estamos cerca tanto magnético e inercial. Debemos seguir haciéndolo. El hito de la ingeniería es cuando toda planta produzca más energía de la que consume“, dijo Cowley.
El reactor de fusión experimental ITER, que se está construyendo en Francia, se espera que sea la primera planta en producir más energía de la que consume. El proyecto ha sufrido retrasos de más de dos años y desbordamiento de presupuestos, pero sigue siendo una estrella internacional de investigación sobre la fusión. ”Iter va lentamente pero hay progreso“, dijo Cowley.
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