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Cómo consiguieron el gran avance en la energía de fusión por láser

Several lasers at LLNL converge on a fuel source for nuclear fusion reactions
(Image credit: Lawrence Livermoore National Laboratory)

El equipo de fusión por láser del Laboratorio Nacional Lawrence Livermoore han descrito detalladamente lo que ya anunciaron el pasado año: conseguir que un plasma se mantuviera activo el tiempo suficiente para generar reacciones de fusión nuclear por sí mismo, un hito clave en el camino hacia la generación práctica de energía por fusión.

Los investigadores utilizaron el láser más potente del mundo, la National Ignition Facility (NIF) para calentar un isótopo de hidrógeno del tamaño de un perdigón a una temperatura varias veces superior a la del núcleo del Sol. El láser creó la presión necesaria para desencadenar el proceso de fusión en el hidrógeno pero, al contrario que en experimentos anteriores, esta vez la reacción se mantuvo de forma sostenida por sí misma, sin añadir más energía con el láser.

El experimento — expuesto por los físicos Alex Zylstra y Omar Hurricane — ha sido revisado y publicado ahora en la prestigiosa revista científica Nature,

Zylstra explicó a TechRadar que "un plasma ardiente es aquel en el que las reacciones de fusión calientan el combustible más que el calentamiento inicial que hicimos para que comenzara la combustión". Según Zylstra, "orodujimos por primera vez este estado en experimentos realizados entre noviembre de 2020 y febrero de 2021, como se informa en este documento. Estos experimentos produjeron hasta 0,17 megajulios de energía de fusión".

El objetivo final del NIF es crear una reacción de fusión lo suficientemente fuerte como para que sea autosuficiente. Se necesita una enorme cantidad de energía exterior para inducir la fusión de dos átomos de hidrógeno, liberando enormes cantidades de energía. Pero, para que sea práctica, la fusión necesita liberar más energía de la que se utiliza para provocarla.

Si todo sale como imaginan, la reacción de fusión producirá suficiente energía para mantener el proceso indefinidamente, siempre que haya combustible. La fusión inicial desencadena una reacción en la que los átomos de hidrógeno vecinos también se fusionan y liberan energía de forma exponencialmente creciente.

Esta reacción autosostenible generada por el plasma ardiente permitió a los ingenieros del LLNL producir un récord de energía el pasado agosto, cuando la Instalación Nacional de Ignición del LLNL generó 10 cuatrillones de vatios de energía a partir de un experimento de fusión.

Este estallido de 0,17 megajulios no es ni siquiera el 10% de lo que se necesita para obtener una fusión nuclear sostenida pero es la primera vez que se obtiene un 10% más de energía de la que consumida por los láseres del LLNL para iniciar la fusión.

"Esto es importante porque significa que ahora podemos aprovechar el autocalentamiento de la fusión para aumentar sustancialmente la cantidad de energía generada con nuevas mejoras, y esto fue lo que se mostró en un experimento posterior en agosto de 2021 que produjo 1,3 megajulios de energía", nos comentó Zylstra. "La ignición es un hito más difícil de conseguir que el plasma ardiente. [Esta sucede] cuando el autocalentamiento de la fusión puede sobrepasar los mecanismos físicos que hacen que el combustible pierda energía", añadió.

Todo este proceso se realizar sin dejar ningún residuo radiactivo. El único subproducto de este proceso es el helio que, de hecho escasea en todo el mundo.


Análisis: ¿cuándo vamos a conseguir reactores de fusión?

A pesar del logro, producto de más de una década de investigación en el NIF, pasará bastante tiempo antes de que la fusión nuclear empiece a dar energía al mundo.

"Una demostración científica de la ignición por fusión es quizá comparable al avión de los hermanos Wright", aseguró Zylstra a TechRadar. "Pero aún es muy difícil pasar de ese logro a la fabricación de un avión en el que se puedan comprar billetes para realizar un vuelo transcontinental". Esto último sería el equivalente de la fusión comercial.

En este momento, los investigadores están en la fase de prueba, intentado determinar si la fusión nuclear práctica es posible o no con la tecnología actual,

Una vez que lleguen a una conclusión y demuestren que es posibles, otros ingenieros tendrán que desarrollar la manera de aprovechar la nueva tecnología. Si funciona, esta investigación cambiará nuestras vidas.

John Loeffler
Computing Editor

John (He/Him) is the US Computing Editor here at TechRadar and he is also a programmer, gamer, activist, and Brooklyn College alum currently living in Brooklyn, NY. 


Named by the CTA as a CES 2020 Media Trailblazer for his science and technology reporting, John specializes in all areas of computer science, including industry news, hardware reviews, PC gaming, as well as general science writing and the social impact of the tech industry.


You can find him online on Twitter at @thisdotjohn


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