Por primera vez, una reacción de fusión ha generado más energía que la absorbida por el combustible

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Por primera vez, una reacción de fusión ha generado más energía que la absorbida por el combustible

Lasers en el National Ignition Facility. (LLNL/Damien Jemison)

La investigación en la búsqueda de la energía de fusión avanza. Por primera vez, una reacción de fusión superó la energía absorbida por el combustible utilizado para activarla. Los resultados fueron presentados en la 63ª Reunión Anual de la División de Física del Plasma de APS.

Aunque todavía queda mucho camino por recorrer, el resultado representa una mejora significativa con respecto a los rendimientos anteriores. Por ejemplo, es 8 veces mayor que los experimentos realizados solo unos meses antes y 25 veces mayor que los experimentos realizados en 2018.

Condiciones estelares

El equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore utilizó la fusión por confinamiento inercial, el cual implica la creación de algo parecido a una pequeña estrella. Comienza con una cápsula de combustible, que consta de deuterio y tritio, los isótopos más pesados ​​del hidrógeno.

Luego, esta cápsula de combustible se coloca en una cámara de oro hueca del tamaño de un borrador de lápiz llamado hohlraum. Después, 192 rayos láser de alta potencia se disparan en el hohlraum, donde se convierten en rayos X. Estos implosionan la cápsula de combustible, calentándola y comprimiéndola a condiciones comparables a las del centro de una estrella.

A temperaturas superiores a 100 millones de grados Celsius y presiones superiores a 100.000 millones de atmósferas terrestres, la cápsula de combustible se convierte en una pequeña gota de plasma.

Todo el proceso se lleva a cabo en tan solo unas mil millonésimas de segundo. El objetivo es lograr la ignición, un punto en el que la energía generada por el proceso de fusión excede la entrada total de energía.

Récord

El experimento, realizado el 8 de agosto, no alcanzó esa marca: la entrada de los láseres fue de 1,9 megajulios. Sin embargo, sigue siendo muy importante, porque según las mediciones, la cápsula de combustible absorbió más de 5 veces menos energía de la que generó en el proceso de fusión.

Este es el resultado de un trabajo minucioso para refinar el experimento, dijeron los autores. Ellos mejoraron el diseño del hohlraum y la cápsula, y la precisión del láser. Además, desarrollaron nuevas herramientas de diagnóstico y cambios de diseño para aumentar la velocidad de implosión de la cápsula, que transfiere más energía al punto caliente de plasma en el que tiene lugar la fusión.

El equipo planea realizar experimentos de seguimiento para ver si pueden replicar su resultado y estudiar el proceso con mayor detalle. El resultado también abre nuevas vías para la investigación experimental.

Asimismo, los físicos esperan descubrir cómo aumentar aún más la eficiencia energética. Se pierde mucha energía cuando la luz láser se convierte en rayos X dentro del hohlraum; una gran proporción de la luz láser se destina a calentar sus paredes. Resolver este problema nos acercará un paso más a la energía de fusión.

Aun así, los investigadores están emocionados. “Lograr la ignición en un laboratorio sigue siendo uno de los grandes desafíos científicos de esta era”, dijo el físico Johan Frenje del MIT. “Este resultado es un paso trascendental hacia el logro de ese objetivo”, agregó.

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