El experimento de fusión genera 1,3 megajulios de energía y rompe récord

Un experimento de fusión nuclear de confinamiento inercial llevado a cabo desde las instalaciones de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en los Estados Unidos produjo una explosión de energía récord de más de diez cuatrillones de vatios. Para lograr tal resultado, los investigadores dispararon a una pequeña pastilla de hidrógeno con los grandes láseres del mundo.

Un nuevo récord

Dentro de un gigantesco edificio de la Instalación Nacional de Ignición (NIF), adjunto al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), en California, hay una serie de 192 láseres, los más poderosos del mundo, capaces de combinarse para proporcionar 1, 9 megajulios. de energía ultravioleta en una cámara ubicada en el centro. Estos pulsos duran solo una milmillonésima de segundo, pero concentrados en un objetivo diminuto, pueden generar temperaturas y presiones enormes, que en el futuro pueden revolucionar el mundo.

Los físicos de LLNL enfocaron recientemente 192 láseres gigantes en un gránulo de hidrógeno del tamaño de un guisante, lo que provocó la liberación de 1,3 megajulios de energía en 100 billones de segundos. Eso es aproximadamente el 10% de la energía de la luz solar que golpea la Tierra en cualquier momento, y aproximadamente el 70% de la energía que el gránulo había absorbido por los láseres. El récord anterior fue de 170 kilojulios de energía producida. Los investigadores esperan algún día alcanzar el punto de equilibrio – o “ignición” – de la pastilla, donde liberaría 100% o más de energía de lo que absorbe.

“Este resultado es un paso histórico para la investigación de la fusión por confinamiento inercial, lo que abre un régimen fundamentalmente nuevo para la exploración y el avance de nuestras misiones críticas de seguridad nacional”.dijo Kim Budil, director del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Los investigadores esperan que este nuevo hito pueda ampliar sus capacidades en el campo de las armas de fusión nuclear, que es la misión principal del NIF. Sin embargo, estos avances también podrían conducir a nuevas formas de aprovechar la energía de la fusión nuclear, que alimenta las estrellas, prometiendo liberar una cantidad colosal de energía “limpia” y casi “ilimitada”.

fusión nuclear láser
Una imagen coloreada de un experimento de 2016 en las instalaciones de National Ignition. Crédito: Don Jedlovec

La energía de las estrellas

Las plantas de energía nuclear modernas utilizan la fisión nuclear, que genera energía al dividir los núcleos pesados ​​de los elementos en núcleos más ligeros. Por el contrario, las estrellas generan energía conectando núcleos más ligeros para formar elementos más pesados. Estos objetos pueden fusionar muchos elementos diferentes, pero la combinación de hidrógeno en helio es la que produce la mayor cantidad de energía.

La mayoría de los esfuerzos para reproducir este proceso estelar en la Tierra, en China, Corea o incluso Francia, se basan en reactores gigantes en forma de rosquilla llamados “tokamaks”. En el interior, la idea es calentar el deuterio y el tritio a más de 100 millones de grados Celsius hasta que se forme una nube de plasma. Luego, esta nube debe controlarse con imanes ultra fuertes lo suficientemente largos como para que los átomos de deuterio y tritio se fusionen y liberen energía.

El método ofrecido en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, por otro lado, es una de las pocas formas de lograr la fusión nuclear sin usar un tokamak. En su lugar, el NFI utiliza una serie de amplificadores de luz láser del tamaño de tres campos de fútbol para enfocar los rayos láser en bolitas de hidrógeno en una “cámara objetivo” metálica esférica de 10 metros de ancho.

Tal como está, esta configuración no se puede utilizar en una planta de energía de fusión. Estos láseres solo pueden disparar una vez al día, mientras que una central eléctrica tendría que vaporizar varias pastillas de combustible por segundo. Sin embargo, se harán esfuerzos en el futuro para modificar el proceso para que pueda ser utilizado comercialmente.