Hito en fusión nuclear: el confinamiento inercial ha alcanzado por primera vez la rentabilidad energética

Nif Ap
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El 8 de agosto de 2021 los técnicos del experimento NIF (National Ignition Facility) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, situado en California (Estados Unidos), lograron generar 1,3 megajulios durante una ínfima fracción de un segundo. Este resultado fue muy importante en su momento debido a que colocó a la estrategia que aboga por el confinamiento inercial un paso más cerca de la rentabilidad energética.

Y es que el confinamiento magnético utilizado por ITER no es la única forma de llevar a cabo la fusión nuclear. A diferencia de este último, el confinamiento inercial no recurre a un campo magnético de una potencia enorme para confinar el plasma a altísima temperatura en el interior de la cámara de vacío; utiliza una pequeña bola de deuterio y tritio y consigue que implosione súbitamente concentrando sobre ella la energía de una gran cantidad de láseres de alta potencia.

Actualmente el experimento NIF es la referencia mundial en confinamiento inercial, y, a pesar del esfuerzo realizado por los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, se ha topado con un desafío titánico: la dificultad para alcanzar la rentabilidad energética. Pero acaba de superarlo. Y es que dentro de unas horas el Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos anunciará oficialmente que NIF por fin ha generado más energía de la que ha sido necesario invertir en el reactor para ponerlo en marcha.

NIF se apunta un tanto muy importante: ha generado 2,5 megajulios

Los láseres de alta potencia necesarios para desencadenar la implosión súbita de la diminuta bola de combustible utilizada por este reactor de fusión nuclear requieren una energía de 2,1 megajulios. Es muchísima energía. Tanta, de hecho, que hasta ahora el experimento NIF no había logrado entregar más energía de la que consume. El resultado que está a punto de hacer público el DOE está siendo revisado actualmente, pero, si se confirma, y parece que será refrendado, colocará a esta estrategia de fusión nuclear en el punto de mira.

El experimento NIF ha logrado entregar 2,5 megajulios, generando por tanto un beneficio energético neto del 20%

Y es que, como confirma Financial Times, este experimento ha logrado entregar 2,5 megajulios, generando por tanto un beneficio energético neto del 20%. Este hito representa un paso hacia delante muy importante para esta estrategia de obtención de energía mediante fusión, y para ponerlo en contexto y entender por qué es tan relevante podemos recurrir a lo que nos explicó Carlos Alejaldre, el exdirector general del CIEMAT, durante la conversación que mantuvimos con él a mediados del pasado mes de abril.

Confinamientoinercial
En el experimento NIF los haces láser penetran en el interior de una cápsula de diamante por las aberturas de los extremos, provocando que el combustible se caliente y se comprima de forma súbita para dar lugar a la fusión de los núcleos de deuterio y tritio.

Este físico español viajó a Estados Unidos cuando acabó la carrera para preparar su tesis, y en ella indagó, precisamente, en la fusión nuclear mediante confinamiento inercial. Años más tarde regresó a España para liderar el grupo de trabajo del CIEMAT responsable del diseño y la construcción del reactor de fusión nuclear de tipo stellarator TJ-II, que aún hoy sigue en funcionamiento en las instalaciones del Laboratorio Nacional de Fusión, en Madrid. Esto es lo que nos contó Carlos:

El confinamiento inercial es muy similar a los explosivos termonucleares, lo que ha provocado que las instituciones que respaldan económicamente esta investigación sean mayoritariamente los departamentos de defensa de los países involucrados en su desarrollo, como Estados Unidos o Francia.
Una de sus ventajas fundamentales es que desde un punto de vista tecnológico el confinamiento inercial es más sencillo que el magnético, pero conlleva el desafío de concentrar de forma simétrica la energía de los láseres sobre la diminuta bola de combustible que aglutina el deuterio y el tritio.
Aun así, el laboratorio Lawrence Livermore parece haber dado con la tecla para obtener buenos resultados. Actualmente están actuando sobre una microbola de combustible cada ocho horas, pero para demostrar la rentabilidad energética del confinamiento inercial es necesario que sean capaces de actuar sobre diez bolas por segundo, y hoy no existe un respaldo tecnológico capaz de hacerlo posible.
Sin embargo, en el ámbito del confinamiento magnético este apoyo tecnológico sí está disponible. No obstante, hay ideas que se apoyan en la estrategia inercial para proponer otros métodos de compresión que podrían llegar a resolver este desafío, pero detrás de ellas están empresas privadas que no publican sus resultados.

Con esta explicación Carlos Alejaldre ha puesto sobre la mesa el principal desafío al que se enfrenta la energía de fusión mediante confinamiento inercial, y no es otro que la actuación muy rápida sobre una gran cantidad de microbolas de combustible. Aún no conocemos los detalles acerca de la estrategia que han puesto a punto los investigadores de NIF para alcanzar la rentabilidad energética, pero esperamos salir de dudas muy pronto. Y cuando lo hagamos, por supuesto, os contaremos cómo lo han hecho.

Imágenes: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Vía: Financial Times | POWER

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