Energía de fusión nuclear: lo que debe saber sobre el último avance científico

Energía de fusión nuclear: lo que debe saber sobre el último avance científico

Por Aylin Woodward en The Wall Street Journal del 15 de Diciembre de 2022

El Departamento de Energía dijo el martes que los científicos lograron un gran avance en la investigación de la fusión nuclear, acercándolos un paso más a la posibilidad de cambiar el futuro de la energía limpia.

Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, California, donde se logró el hito conocido como encendido por fusión, han estado estudiando la fusión nuclear durante más de una década. El gran atractivo de la fusión nuclear para los investigadores, así como para los inversores y las empresas, se deriva de su potencial como alternativa de energía limpia a las fuentes que implican la quema de combustibles fósiles y la liberación de gases de efecto invernadero.

Aunque los investigadores dicen que la aplicación comercial de la fusión nuclear probablemente aún falte años y quizás décadas, la tecnología algún día podría ayudar a combatir el cambio climático.

Esto es lo que debe saber sobre la energía de fusión nuclear y el avance reciente.

¿Qué es la energía de fusión nuclear? ¿Es diferente de la fisión?
La fusión es el proceso por el cual dos núcleos atómicos se combinan para formar uno solo más pesado. Las plantas de energía nuclear actuales crean energía a través de la fisión, o separando átomos pesados.

En la Instalación Nacional de Ignición del laboratorio Lawrence Livermore, los científicos usan láseres para ayudar a sobrecalentar y comprimir diminutos gránulos que contienen átomos de hidrógeno. Las condiciones extremas crean un estado de la materia conocido como plasma, en el que los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio y liberan una enorme cantidad de energía durante el proceso.

La secretaria de Energía, Jennifer Granholm, ayudó a hacer el anuncio de la investigación de fusión en Washington.

¿Cómo puede proporcionar energía limpia e ilimitada?
El combustible necesario para la fusión es abundante; muchos de estos átomos de hidrógeno se pueden extraer del agua de mar. La fusión, a diferencia de la fisión, tampoco produce desechos radiactivos de larga duración ni gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono generado por la quema de combustibles fósiles. El único subproducto de una reacción de fusión es el helio, un gas inerte.

¿Qué lograron los investigadores del National Ignition Facility?
Los científicos allí anunciaron que un experimento del 5 de diciembre produjo más energía de la que consumió en una reacción de fusión nuclear controlada. Esto se conoce como encendido.

Desde que la instalación comenzó a operar en 2009, el objetivo de una reacción de fusión que produzca una ganancia de energía, un paso crítico para transformar la fusión en una fuente práctica de energía, había eludido a los investigadores. El experimento reciente produjo 3,15 megajulios de energía de fusión, en comparación con los 2,05 megajulios de energía utilizados para desencadenar la reacción, lo que resultó en una ganancia neta de energía.

192 rayos láser enviaron 2,05 megajulios de energía al hohlraum en una breve ráfaga que duró menos de 100 billonésimas de segundo.

Cuando los rayos láser entraron en el cilindro, golpearon sus paredes interiores y crearon rayos X. Esos rayos X luego bañaron la cápsula, creando una rápida implosión que sobrecalentó y aplastó la cápsula de combustible al ancho de un cabello humano.

Las temperaturas y presiones extremas, similares a las que se encuentran en los núcleos de estrellas y planetas gigantes y en la explosión de armas nucleares, desencadenaron una reacción de fusión. Los átomos de hidrógeno se combinaron para formar helio, liberando una enorme cantidad de energía al mismo tiempo. La reacción de fusión del 5 de diciembre produjo 3,15 megajulios de energía, una ganancia de aproximadamente 1,5 veces.

¿Cuáles son los beneficios de la energía de fusión?
La fusión de átomos de forma controlada libera casi cuatro millones de veces más energía que quemar carbón o gas, según la Agencia Internacional de Energía Atómica de las Naciones Unidas.

Tampoco habría riesgo de una fusión nuclear fuera de control en un reactor de fusión, como es posible en una planta de fisión nuclear, porque la producción de energía de fusión no se basa en una reacción en cadena. Si ocurre alguna perturbación durante una reacción de fusión, el plasma se enfría y el proceso se detiene. Las reacciones de fusión también pueden producir cuatro veces más energía que las reacciones de fisión nuclear, según la agencia.

¿Cuándo estará ampliamente disponible la energía de fusión?
Aunque el Departamento de Energía recientemente realizó una inversión de $50 millones para asociaciones público-privadas para comenzar a trabajar en diseños de plantas piloto de fusión, la comercialización de la energía de fusión está a años, si no décadas, según los investigadores.

“A muchas personas les gusta la analogía con el vuelo, por lo que este sería el avión de Wright despegando del suelo por primera vez”, dijo Jonathan Davies, científico principal del Laboratorio de Energía Láser de la Universidad de Rochester. “La energía de fusión comercial volaría aviones de pasajeros alrededor del mundo de forma regular”.

Los problemas técnicos primero deberán resolverse, según Gianluca Sarri, profesor de física en la Universidad Queen de Belfast que no participó en el nuevo hito.

Ver nota completa en https://www.wsj.com/articles/nuclear-fusion-breakthrough-what-to-know-11670976073

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