Un paso atrás en la energía nuclear de fusión: el confinamiento inercial estadounidense se topa con un impás

Un paso atrás en la energía nuclear de fusión: el confinamiento inercial estadounidense se topa con un impás
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El entusiasmo inicial con el que hace un año se recibieron las noticias de un exitoso experimento estadounidense con la energía de fusión se están desvaneciendo. Tras meses de intentos, el equipo del laboratorio National Ignition Facility (NIF) estadounidense ha sido incapaz de repetir el éxito logrado en 2021, lo que los ha llevado a tener que reevaluar el diseño experimental según ha explicado la revista Nature.

¿Por qué los láseres? La energía de fusión se basa en unir isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio o D-T), lo cual genera un átomo de helio y un neutrón con alta carga energética. Pero lograr que los núcleos de D-T superen su repulsión eléctrica y se unan en uno solo es una tarea difícil. En el NIF recurren al mecanismo llamado confinamiento inercial para lograrlo.

El sistema utiliza un haz de luz que divide y amplifica a través de una red de espejos y lentes para dividirlo en 192 láseres que apuntan a un pequeño objetivo, un cilindro de oro más pequeño que la goma de un lápiz En su interior, una pequeña bola compuesta por deuterio y tritio congelados.

Esta bola recibe alrededor de 1,9 megajulios de energía durante alrededor de 4 mil millonésimas partes de un segundo, “una temperatura y presiones solo vistas en estrellas y bombas termonucleares”, que causan que los núcleos de D-T se fusionen generando helio, neutrones y radiación electromagnética.

1,3 megajulios. En un experimento realizado en 8 de agosto del año pasado, el equipo del NIF logró que esta reacción generara 1,3 megajulios de energía, es decir, que logró obtener el 70% de retorno con respecto a la “inversión energética” realizada. Se trata de mucho, pero aún no logró alcanzar la ignición, el momento en el que la energía resultante supera el umbral marcado por la energía utilizada para desatar la reacción.

Un paso atrás para la fusión. Pero el éxito inicial se ha ido diluyendo al repetir el experimento. Los intentos realizados desde entonces lograron quedarse entre los 400 y los 700 kilojulios, sin llegar siquiera al 50% de la inversión energética.

“No podemos usar la misma diana porque la reventamos”, adelantaba ya en su momento Mark Hermann, subdirector para física fundamental armamentística en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, institución que alberga el NIF. Omar Hurricane, jefe científico del laboratorio, por su parte, señalaba recientemente que si el experimento se realizó es porque fue posible, “nuestro trabajo es hacerlo repetida y fiablemente”.

Cambio de rumbo. Pero hay quienes han señalado que esta incapacidad de replicar el experimento pone de manifiesto el desconocimiento sobre la materia y la incapacidad para prever con cierta precisión los resultados experimentales. Así, pese a la postura contraria de Hurricane, según Nature partidario de continuar con las repeticiones experimentales, éstas han sido detenidas.

Ahora el objetivo del NIF sería reenfocar el plan de acción y buscar la manera de llevar este experimento más allá de la barrera de la fusión y mucho más allá de los resultados obtenidos el año pasado.

En la línea entre lo civil y lo armamentístico. Situado en el laboratorio Livermore, NIF está supervisado por la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA), dependiente a su vez del Departamento de Energía de los EE UU. La NNSA tiene entre sus funciones la de gestionar las armas nucleares americanas.

El laboratorio Lawrence fue diseñado con la función de analizar las reacciones de fusión en las que se basan las armas termonucleares pese a las más que evidentes aplicaciones civiles del proyecto. En este contexto, el NIF permite a los expertos estudiar cómo se producen (y mantienen) las reacciones de fusión.

Un contratiempo parcial. Aunque son malas noticias para el desarrollo de la energía de fusión, éstas no afectan necesariamente a otros experimentos. El ITER, por ejemplo, utiliza una tecnología distinta. La clave está en cómo se confinan los átomos de deuterio y tritio (D-T) en el reactor. El ITER recurre no al confinamiento inercial como es el caso del NIF sino al confinamiento electromagnético.

El confinamiento electromagnético no recurre a láseres para forzar la unión de los núcleos atómicos. En lugar de eso confina el gas que contiene este combustible en un campo magnético, que calienta hasta temperaturas de 150 millones de grados centígrados. La temperatura implica un movimiento más rápido de las partículas, que así adquieren la energía cinética tal que puede superar a la repulsión electromagnética inicial, permitiendo así que se fusionen en un solo núcleo.

Imagen | Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

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