Experimento de fusión nuclear logra producir más energía de la que utiliza

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Experimento de fusión nuclear logra producir más energía de la que utiliza

Representación artística de láseres que brillan y emiten rayos X, los cuales implosionan de una cápsula de combustible. / John Jett y Jake Long / Lawrence Livermore National Laboratory

Un equipo de físicos del NIF (National Ignition Facility) logró un exceso de potencia de salida con energía nuclear de fusión basada en láseres. Esto no significa que la instalación sea adecuada como reactor termonuclear, solo enfatiza la necesidad de más experimentos. El artículo fue publicado en Science.

«Científicamente, esta es la primera vez que demuestran que esto es posible», dijo a New Scientist, Gianluca Sarri, físico de la Queen’s University Belfast. «En teoría, sabían que debería suceder, pero nunca se vio en la vida real de manera experimental».

 

Diferentes procesos

El NIF es la instalación más grande y poderosa del mundo para experimentos en el campo de la fusión termonuclear inercial. El confinamiento del plasma calentado a temperaturas termonucleares en la instalación se realiza por fuerzas de inercia, y no por campos magnéticos. Algunos ejemplos de este último caso son los tokamaks o stellarators

Para calentar un pequeño objetivo esférico con combustible de deuterio-tritio, se utilizan 192 rayos láser, con una potencia total de hasta 500 teravatios. Luego, el objetivo se coloca en un hohlraum cilíndrico, una cavidad que absorbe la radiación láser y la vuelve a irradiar en forma de rayos X, calentando el objetivo de manera más uniforme.

Después, la superficie del objetivo se evapora y surge una onda de choque que se propaga hacia el centro del objetivo. Al momento de máxima compresión y calentamiento, comienzan las reacciones de fusión con la formación de partículas alfa que mantienen la temperatura de la mezcla. No obstante, a diferencia de los sistemas de retención magnética, todo el proceso toma fracciones de segundo, no decenas o cientos de segundos.

La eficiencia de un reactor termonuclear puede ser descrita mediante el parámetro Q, el cual es igual a la relación entre la potencia térmica generada por el reactor y la potencia gastada para mantener su funcionamiento. 

El valor Q debe ser mayor que uno. Por ejemplo, para el reactor experimental que se crea en base al reactor ITER, el Q calculado es 10. Para el tokamak JET en funcionamiento, este valor es 0,33–0,7 en diferentes experimentos con un tiempo de combustión de descarga de varios segundos.

 

El experimento 

En agosto del año pasado, el NIF alcanzó un valor Q récord de 0,7. Esto se logró con una liberación de energía de las reacciones de fusión de 1,3 megajulios en menos de 4 mil millonésimas de segundo. 

Más adelante, a principios de diciembre de este año, la energía liberada ya era de 3,15 megajulios, mientras que la potencia del láser consumida era de 2,05 megajulios, dando una diferencia de 1,1 megajulios.

En conclusión, podemos decir que la instalación sí ha alcanzado el punto de equilibrio científico. Sin embargo, el punto de equilibrio de ingeniería todavía está muy lejos. El NIF también llegó a esta etapa en 2014, pero se trataba de la potencia absorbida por el objetivo. Además, cabe señalar que el NIF es una instalación experimental, y no un reactor

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