El martes 8 de agosto se dio a conocer lo que sería considerado un “avance histórico” en las investigaciones de fusión nuclear. Te contamos los detalles de este logro del trabajo científico.
Jueves 19 de agosto de 2021
1. ¿Qué es la fusión nuclear?
La fusión nuclear es el proceso por el cual dos o más núcleos atómicos ligeros son forzados a unirse para crear uno pesado. En este proceso la unión de dos isótopos de hidrógeno (variantes de un mismo elemento con distinto número atómico) da origen al helio. Las diferencias entre los valores de las masas de los núcleos utilizados para producir la fusión y los nuevos, generan gran cantidad de energía y una cantidad muy limitada de residuos radiactivos. Este es el fenómeno que ocurre en las estrellas, por ejemplo en el Sol. La fusión es el proceso inverso al de la fisión nuclear, método utilizado en las centrales nucleares para romper los enlaces de los núcleos atómicos pesados y obtener energía. La fusión nuclear es valorada en especial porque genera pocos residuos y nada de gases de efecto invernadero.
2. ¿Por qué se trata de un avance científico importante?
Con esta experiencia se ha logrado llegar muy cerca del umbral de ignición, es decir, el momento en el que la energía producida supera a la utilizada para provocar la reacción y ésta se puede sostener sola. Al alcanzar la fusión de ignición, quienes defienden esta forma de producción de energía, afirman que es posible obtener energía “limpia” a la vez que avanzar en la búsqueda de respuestas para otras grandes preguntas de la física. Este experimento ha logrado producir más energía que experimentos previos (denominados de confinamiento inercial). Aunque se ha estado trabajando por décadas para producir energía limpia con la mínima cantidad de recursos, la fusión nuclear es difícil de controlar y hasta la fecha, ningún experimento de fusión ha logrado producir más energía de la invertida para sostener la reacción. Si bien este experimento no ha logrado alcanzar el umbral de ignición, hasta la fecha se supone que es el que más se ha acercado. Al respecto de este logro se expresaron numerosos investigadores.
"Los equipos de NIF han realizado un trabajo extraordinario", comentó el profesor Steven Rose, codirector del centro de investigación en esta área de la universidad Imperial College London. "Este es el avance más significativo en la fusión inercial desde sus inicios en 1972 (...) Lo que se ha logrado nos permite avanzar hacia la utilización de plasma tanto para la investigación científica como para la producción de energía”.
Según el dr. Aidan Crilly del Imperial College, “reproducir las condiciones del núcleo solar permitiría estudiar estados de materia que jamás han podido ser creados en laboratorio, incluyendo aquellos encontrados en estrellas y supernovas”.
Kim Budil, director del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, del cual depende el NIF dijo por su parte: "Este resultado es un avance histórico para la investigación de la fusión por confinamiento inercial”.
El co-director del Centro de estudios sobre fusión inercial en el Imperial College London, Jeremy Chittenden, sostuvo que: “la demostración de la ignición ha sido un gran desafío científico desde que la idea fue publicada hace casi 50 años. Fue la principal razón para la construcción del NIF y fue el objetivo principal por más de una década (...) Esto representa una puerta de entrada a la promesa de la energía por fusión, permitiendo a los físicos probar las condiciones en algunos de los estados más extremos en el universo, incluyendo los minutos posteriores al Big Bang. La fusión controlada en laboratorio es uno de los grandes desafíos científicos de esta era y es un paso adelante significativo”.
3. ¿Cómo lo hicieron?
Este avance se produjo gracias a la concentración de luz láser (no menos de 192) en un objetivo del tamaño de un perdigón de caza, según un comunicado de prensa. La técnica del NIF se enfoca en el confinamiento inercial de ignición, el cual utiliza un sistema de láseres para calentar los “perdigones”, produciendo así plasma (nube de iones cargados). Estos perdigones de combustible contienen isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio) con mayor tendencia a fusionarse y producir más energía. Sin embargo, estos perdigones necesitan ser calentados y presurizados a condiciones similares a las que se pueden encontrar en el núcleo solar, un reactor natural de fusión. Una vez que estas condiciones son alcanzadas, las reacciones de fusión liberan partículas diversas, incluyendo partículas alfa (núcleos de helio sin la envoltura de electrones) que interactúan con el plasma circundante y lo calientan aún más. El plasma calentado, libera más partículas alfa y así sucesivamente en una reacción autosustentable, o proceso denominado “ignición”. Sin embargo, este proceso nunca ha sido realizado por completo hasta el momento.
4. ¿Cómo continuarán las investigaciones?
Los preparativos para reproducir este experimento están en marcha y llevarán "varios meses. "Transformar este concepto en una fuente de energía eléctrica renovable será probablemente un proceso largo y supondrá la superación de importantes desafíos técnicos", matizó, no obstante, Jeremy Chittenden, codirector del mismo centro en Londres.
En Francia, el proyecto internacional Iter también tiene como objetivo controlar la producción de energía a partir de la fusión de hidrógeno. El montaje del reactor comenzó hace un año en el departamento de Bocas del Ródano.
El profesor Chittenden señaló: “Mientras que NIF es un experimento en principio de física y no tiene como objetivo principal crear energía de fusión, este sorprendente resultado significa que el sueño está cerca de convertirse en realidad. Tenemos ahora que probar que es posible alcanzar la ignición, inspirando a otros laboratorios y proyectos de generación de energía de fusión que se inician en todo el mundo que intenten recrear las mismas condiciones por medio de métodos más simples, robustos y económicos”.
