La fusión controlada está un poco más cerca ahora

La fusión controlada está un poco más cerca ahora

De The Economist del 13 de Diciembre de 2022

El 13 de diciembre, la secretaria de energía de Estados Unidos, Jennifer Granholm, anunció que la Instalación Nacional de Ignición (nif) del país había cumplido con la “i” en su nombre, al lograr la ignición. Lo que se encendió fueron algunos gránulos de una mezcla congelada de deuterio y tritio, isótopos de hidrógeno que tienen, respectivamente, uno y dos neutrones en sus núcleos además del único protón que es la característica nuclear del hidrógeno.

Que un miembro del gabinete estadounidense dedique tiempo en su diario a honrar el anuncio de un resultado arcano en física es extraño. Pero así es todo el episodio. Pues el resultado en cuestión ha sido el centro de una tormenta mediática, comenzando el 11 de diciembre con un artículo en el Financial Times, basado, aparentemente, en una filtración de NIF, y seguido por un huracán de publicidad cuando llegó el momento real.

“Nosotros, los investigadores, hemos superado una barrera importante para lograr una fusión nuclear baja en carbono”, dijo el sitio web de laBBC, dejando al lector preguntándose si también hay una variedad de fusión alta en carbono. El Wall Street Journal dijo: “El avance de la fusión nuclear acelera la búsqueda para desbloquear una fuente de energía ilimitada”. Svenska Dagbladet, uno de los principales diarios de Suecia, escribió: “Estamos un paso más cerca de la energía ilimitada”. La Repubblica, una de las italianas, pronunció que “se acerca el sueño de una fuente [de energía] limpia, renovable y segura”.

Bueno, no lo somos. Y no lo es. O, si lo es, eso tiene poco que ver con los eventos recientes en Livermore, California, donde se encuentra NIF. El resultado al que se adhirió la Sra. Granholm es interesante. Pero no es un paso útil hacia la generación de electricidad por fusión.

NIF es parte del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, cuyo objetivo principal es investigar la física de las bombas de hidrógeno. Estos funcionan comprimiendo los átomos de deuterio y tritio con tanta fuerza que sus núcleos se fusionan para crear un núcleo de helio, un neutrón y algo de energía. Haz esto con suficientes pares de átomos y obtendrás mucha energía y una gran explosión.

Hace algunos años, por lo tanto, a raíz del abandono de Estados Unidos en la década de 1990 de las pruebas de armas nucleares, un grupo de brillantes chispas en Livermore pensó que todavía se podrían llevar a cabo experimentos útiles mediante el desarrollo de una tecnología llamada confinamiento inercial, para hacer algo similar en una escala mucho menor. Así nació nif.

Inicio de secuencia de encendido?
En una bomba, la compresión se realiza mediante una explosión de fisión que involucra plutonio. En uno de los gránulos de nif se hace por la convergencia en el gránulo de 192 rayos de un potente láser. En ambos casos, el objetivo es superar la repulsión eléctrica mutua de los núcleos de los átomos cargados positivamente y empujar esos núcleos lo suficientemente cerca uno del otro para que una fuerza fundamental diferente, la fuerza nuclear fuerte (que opera solo a distancias cortas) tome sobre.

La fuerza fuerte es atractiva, no repulsiva. Atrae los protones y neutrones de los núcleos padres juntos en un núcleo hijo más pesado. Esa hija requiere menos energía para unirlo que los padres, por lo que el excedente se libera: el 80 % como energía cinética del neutrón que sale y el 20 % como energía cinética del helio.

La base del razzamatazz es que los investigadores del NIF han liberado más energía de una bolita que implosiona que la que fue insertada por los rayos láser. En otras palabras, han encendido una chispa nuclear que ardió durante un tiempo a través de la bolita de manera autosuficiente, algo que nunca antes se había logrado. Y eso podría ampliarse para liberar una fracción mucho mayor de la energía potencial en el contenido de la pastilla.

Limpio, en principio. Y sin duda importante para entender las bombas de hidrógeno. Pero este enfoque puede ser una fuente de energía solo si la energía liberada excede no solo la que incide en la pastilla, sino la empleada para generar los rayos. Desafortunadamente, las enormes ineficiencias involucradas en la creación de esos rayos significan que solo una pequeña fracción de la energía generativa detrás de ellos llega a la pastilla. No es realmente la base para un reactor viable. Y eso es antes de tener en cuenta todas las demás dificultades de ingeniería involucradas en la conversión de la energía cinética de los productos de fusión en electricidad.

¿Demasiado barato medir?
Fusion, sin embargo, presiona botones extraños en la psique de las personas. El suministro supuestamente ilimitado de combustible (porque el deuterio se encuentra naturalmente en una pequeña fracción de las moléculas de agua) se promociona como un beneficio, ignorando convenientemente el hecho de que el tritio, que es radiactivo y tiene una vida media de 12 años, tiene que ser sintetizado. Y la observación de que no libera CO2 también es válida para la fisión nuclear, la energía solar y la energía eólica, todas las cuales son tecnologías reales y desarrolladas.

Sin embargo, en este caso, las cosas son aún más extrañas. Después de décadas en las que, para citar un viejo chiste, “la energía de fusión está a 30 años de distancia, y siempre lo estará”, ahora hay ideas reales y empresas reales con dinero real persiguiéndolas en el sector privado. Pocos de estos proyectos involucran la complicada tecnología de confinamiento inercial por láser. Incluso los láseres más modernos que los utilizados por nif (que abrió sus puertas en 2009) no han superado las ineficiencias inherentes al proceso de “bombeo” del dispositivo para crear el haz.

En cambio, muchos proyectos comerciales se basan en tokamaks, un enfoque establecido que se remonta a la década de 1950. Esto calienta la mezcla de deuterio y tritio en un plasma en lugar de congelarla en una bolita, y hace la compresión magnéticamente. Los avances en la tecnología de imanes, en particular, han permitido este renacimiento.

Siendo el sector privado lo que es, todavía existen ideas más salvajes, desde diferentes ciclos de combustible que involucran diferentes núcleos hasta una forma de confinamiento inercial que funciona disparando un proyectil a un objetivo rico en combustible, en lugar de apuntar rayos láser hacia él. . A la luz de todo esto, parece inconcebible que el futuro de la energía de fusión comercial, si la tiene, esté en el confinamiento inercial por láser. Recuerde eso, la próxima vez que los escritores de titulares se dejen llevar por su entusiasmo

Ver nota completa en https://www.economist.com/science-and-technology/2022/12/13/controlled-fusion-is-little-nearer-now-than-it-was-a-week-ago

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