El experimento exitoso de fusión nuclear podría allanar el camino para una abundante energía limpia en el futuro, pero aún quedan obstáculos importantes.
Los científicos han confirmado que se ha logrado un gran avance que podría allanar el camino para una abundante energía limpia en el futuro después de más de medio siglo de investigación sobre la fusión nuclear.
Investigadores de la Instalación Nacional de Ignición de EE. UU. en California dijeron que los experimentos de fusión habían liberado más energía que la bombeada por los enormes láseres de alta potencia del laboratorio, un logro histórico conocido como ignición o ganancia de energía.
La tecnología está lejos de estar lista para convertirse en plantas de energía viables, y no está a punto de resolver la crisis climática, pero los científicos elogiaron el avance como evidencia de que el poder de las estrellas se puede aprovechar en la Tierra.
El Dr. Arati Prabhakar, director de políticas de la Oficina de Ciencia y Tecnología de la Casa Blanca, dijo: "La semana pasada... dispararon un montón de láseres a una bolita de combustible y se liberó más energía de esa ignición de fusión que la energía de los láseres". Este es un tremendo ejemplo de lo que la perseverancia realmente puede lograr”.
La energía de fusión nuclear plantea la perspectiva de abundante energía limpia
Las reacciones no liberan gases de efecto invernadero ni subproductos de desechos radiactivos. Un solo kilogramo de combustible de fusión, que se compone de formas pesadas de hidrógeno llamadas deuterio y tritio, proporciona tanta energía como 10 millones de kilogramos de combustible fósil. Pero se han necesitado 70 años para llegar a este punto.
Hablando en el anuncio del martes, Jill Hruby, de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA), dijo que Estados Unidos había "dado el primer paso tentativo hacia una fuente de energía limpia que podría revolucionar el mundo".
La Instalación Nacional de Ignición es un vasto complejo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, cerca de San José. Fue construido para realizar experimentos que recrean, brevemente y en miniatura, los procesos desatados dentro de las bombas nucleares, lo que permite a los EE.UU mantener sus ojivas nucleares sin necesidad de pruebas nucleares.
Pero los experimentos también son peldaños hacia la energía de fusión limpia. Para lograr las reacciones, los investigadores disparan hasta 192 láseres gigantes en un cilindro de oro de un centímetro de largo llamado hohlraum. La intensa energía calienta el contenedor a más de 3 millones de grados centígrados, más caliente que la superficie del sol, y baña una pastilla de combustible del tamaño de un grano de pimienta en rayos X.
Los rayos X arrancan la superficie de la bolita y desencadenan una implosión similar a la de un cohete, elevando las temperaturas y presiones a extremos que solo se ven dentro de estrellas, planetas gigantes y detonaciones nucleares. La implosión alcanza velocidades de 400 km por segundo y hace que el deuterio y el tritio se fusionen.
Cada par de núcleos de hidrógeno que se fusionan produce un núcleo de helio más ligero y un estallido de energía de acuerdo con la ecuación de Einstein E=mc 2 . El deuterio se extrae fácilmente del agua de mar, mientras que el tritio se puede obtener a partir del litio que se encuentra en la corteza terrestre.
Experimento exitoso
En el último experimento, los investigadores inyectaron 2,05 megajulios de energía láser y obtuvieron alrededor de 3,15 MJ, una ganancia de aproximadamente el 50% y una señal de que las reacciones de fusión en el gránulo estaban impulsando más reacciones de fusión. “La producción de energía tomó menos tiempo del que tarda la luz en viajar una pulgada”, dijo el Dr. Marvin Adams, de la NNSA.
Sin embargo, siguen existiendo enormes obstáculos en la búsqueda de plantas de energía de fusión. Si bien la pastilla liberó más energía que la que pusieron los láseres, el cálculo no incluye los aproximadamente 300 megajulios necesarios para encender los láseres en primer lugar. Los láseres NIF se disparan una vez al día, pero una planta de energía necesitaría calentar los objetivos 10 veces por segundo. Luego está el costo de los objetivos. Los que se usaron en el experimento de EE. UU costaron decenas de miles de dólares, pero para una planta de energía viable, tendrían que costar centavos. Otro problema es cómo sacar la energía en forma de calor.
El Dr. Kim Budil, director del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, dijo que con suficiente inversión, "unas pocas décadas de investigación podrían ponernos en condiciones de construir una planta de energía". Una planta de energía basada en tecnología alternativa utilizada en el Joint European Torus (JET) en Oxfordshire podría estar lista antes, agregó.
“En algunos sentidos todo cambia; en otro, nada cambia”, dijo Justin Wark, profesor de física en la Universidad de Oxford y director del Centro de Ciencias de Alta Densidad de Energía de Oxford. “Este resultado prueba lo que la mayoría de los físicos siempre creyeron: la fusión en el laboratorio es posible. Sin embargo, los obstáculos que hay que superar para hacer algo parecido a un reactor comercial son enormes y no deben subestimarse”.
Sin certezas
Dijo que preguntar cuánto tiempo se necesitaría para superar los desafíos era como preguntar a los hermanos Wright cuánto tiempo se tardaría en construir un avión para cruzar el Atlántico justo después de su vuelo inaugural. “Entiendo que todos quieran pensar en esto como la gran solución a la crisis energética. No lo es, y quienquiera que lo diga con alguna certeza está engañando.
“Es muy poco probable que la fusión tenga un impacto en una escala de tiempo lo suficientemente corta como para afectar nuestra actual crisis de cambio climático, por lo que no debemos cejar en nuestros esfuerzos en ese sentido.
“Los últimos resultados también muestran que la ciencia básica funciona, las leyes de la física no nos impiden alcanzar el objetivo, los problemas son técnicos y económicos. Como dijo una vez Niels Bohr, el físico atómico ganador del premio Nobel: "La predicción es muy difícil, especialmente cuando se trata del futuro".
El Dr. Mark Wenman, lector de materiales nucleares en el Imperial College de Londres, calificó el logro como un "avance científico fantástico, algo que no hemos logrado en 70 años de intentarlo". Pero dijo: “Siguen existiendo desafíos sobre cómo puede sacar la energía del sistema, cómo puede mantener la energía durante el tiempo suficiente para que sea útil, cómo aumenta esa energía y si la energía puede ser lo suficientemente barata como para competir con otros fuentes".
Por Ian Sample. Artículo en inglés