El verdadero avance en la energía de fusión aún está a décadas de distancia

La semana pasada, adentro tambor dorado en un laboratorio en el norte de California, un grupo de científicos recreó brevemente la física que alimenta al sol. Su experimento nocturno implicó disparar 192 láseres a la cápsula, que contenía una bolita del tamaño de un grano de pimienta llena de átomos de hidrógeno. estos átomos, que normalmente se repelen entre sí, han sido aplastados y fusionados, un proceso que produce energía. Según los estándares de las reacciones de fusión relacionadas con la Tierra, esto es mucho Durante años, los científicos han realizado este tipo de experimentos solo para ver que no alcanzan la energía utilizada para cocinar el combustible. Esta vez finalmente la superaron.

Este logro, conocido como ignición, es una gran victoria para quienes estudian la fusión. Los científicos solo tuvieron que mirar las estrellas para darse cuenta de que tal fuente de energía era posible, que la combinación de dos átomos de hidrógeno para formar un átomo de helio da como resultado una pérdida de masa y, por lo tanto, de acuerdo con E = mc²Liberación de energía. Pero ha sido un viaje lento desde la década de 1970, cuando los científicos definieron por primera vez el propósito de la ignición, también conocido como "seguro". 70 por ciento de la energía láser que dispararon en el experimento. Continuaron con los experimentos. Luego, el 5 de diciembre, poco después de la 1 a. m., finalmente consiguieron la toma perfecta. dos megajulios; energía. "Esto demuestra que se puede hacer", dijo Jennifer Granholm, Secretaria de Energía de EE. UU., en una conferencia de prensa esta mañana.

Para los científicos de la fusión como Mark Cappelli, médico de la Universidad de Stanford que no participó en la investigación, este es un resultado emocionante, pero advierte que aquellos que depositan sus esperanzas en la fusión como una fuente abundante de energía libre de carbono y desechos en el futuro cercano se puede dejar esperar. La diferencia, dice, es cómo los científicos definen el avance. Hoy, los investigadores del NIF dijeron que obtuvieron tanta energía como su láser disparó en el experimento, un logro masivo y largamente esperado. Pero el problema es que la energía de estos láseres es una pequeña fracción de total energía involucrada en disparar los láseres. Por esta medida, el NIF recibe mucho menos de lo que recibe. "Este tipo de avance es mucho, mucho, mucho, mucho más adelante", dice Cappelli. “Eso es décadas en el camino. Tal vez incluso en medio siglo”.

El problema son los láseres ineficientes. Generar energía de fusión utilizando el método NIF implica disparar docenas de rayos en un cilindro dorado llamado hohlraum, calentándolo a más de 3 millones de grados Celsius. Los láseres no están dirigidos directamente al combustible. En cambio, para generar una "sopa de rayos X", dice Carolyn Kurantz, investigadora de fusión de la Universidad de Michigan, bombardean la pequeña pastilla de combustible, que consiste en los isótopos de hidrógeno deuterio y tritio, y la rompen.

Esto debe hacerse con una precisión simétrica perfecta: una "implosión estable". De lo contrario, la pastilla se arrugará y el combustible no se calentará lo suficiente. Para lograr el resultado de la semana pasada, los investigadores del NIF utilizaron modelos informáticos mejorados para mejorar el diseño de una cápsula que contiene el combustible y calibra los rayos láser para producir la dispersión de rayos X correcta.

Estos láseres emiten actualmente alrededor de 2 megajulios de energía por pulso. Para los científicos de la fusión, esa es una cantidad de energía enorme y emocionante. Esto es solo aproximadamente equivalente a la energía utilizada durante unos 15 minutos de funcionamiento de un secador de pelo, pero una vez entregado, todo en una millonésima de segundo. La producción de estos rayos en NIF involucra un área del tamaño de un campo de fútbol lleno de lámparas intermitentes que excitan las varillas láser y propagan los rayos. Solo eso requiere 300 megajulios de energía, la mayor parte de los cuales se pierden. Agregue a eso capas de sistemas de enfriamiento y computadoras, y rápidamente tendrá una entrada de energía que es muchas veces mayor que la energía producida por la fusión. Entonces, un primer paso para la práctica la fusión, según Cappelli, es el uso de láseres mucho más eficientes.