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La fusión nuclear está a la vuelta de la esquina: un potente láser roza la ignición que la hará posible

Investigadores norteamericanos han conseguido obtener mediante un láser del tamaño de tres campos de fútbol una fusión nuclear que liberó en 100 billonésimas de segundo casi la misma energía empleada para conseguirla: 1,3 megajulios (MJ).

Con un poderoso rayo láser, científicos norteamericanos han alcanzado un nuevo hito para la fusión nuclear, un intento más de replicar los procesos del Sol en la Tierra.

La energía nuclear es la energía contenida en el núcleo de un átomo: mantiene unidos a neutrones y protones y con la tecnología adecuada se puede utilizar para producir electricidad.

Esta energía se puede obtener de dos formas: mediante la fusión nuclear o a través de la fisión nuclear.

En la fisión nuclear, que es la que usan las centrales nucleares para producir electricidad, los núcleos de los átomos  se separan para formar núcleos más pequeños, liberando energía.

En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los núcleos de los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un núcleo más grande. Así es como el sol produce energía.

Energía potencial

La fusión nuclear es un recurso energético todavía potencial a gran escala que cuenta con grandes ventajas respecto a otros tipos de recursos.

Por su potencia energética, la fusión nuclear podría ser el sustituto de los combustibles fósiles como pieza central (80% del total) del mix energético actual.

Y por la disponibilidad de los combustibles necesarios, obtendría energía de fusión en la Tierra para millones de años.

Desde hace décadas, la comunidad científica sueña con conseguir la fusión nuclear y convertirla en una fuente limpia y casi infinita de energía.

Aunque la producción de energía eléctrica es la utilidad más habitual que se le da a la energía nuclear, también se puede aplicar en muchos otros sectores, como en tecnologías médicas o medioambientales.

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Experimento rompedor

Hace unos días, el centro de investigación estadounidense National Ignition Facility (NIF), de Livermore (California), informó que había conseguido un «avance histórico» hacia el sueño de la fusión nuclear.

Mediante un experimento de fusión, la instalación láser más grande del mundo liberó 1,3 megajulios (MJ), aproximadamente la energía cinética de un automóvil que viaja a 160 kilómetros por hora, destaca al respecto la revista Science.

El julio es la unidad utilizada para medir energía, trabajo y calor. Indica el trabajo necesario para producir un vatio de potencia durante un segundo. Un megajulio equivale a un millón de julios.

Lo que ha conseguido el NIF​ con un solo disparo de un láser del tamaño de tres campos de fútbol  es una brevísima explosión de fusión (duró 100 billonésimas de segundo) de una cápsula de combustible (un punto caliente del diámetro de un cabello humano), que produjo ocho veces más energía de la que la instalación había logrado hasta ahora.

Esa potencia representa casi el 70% de la energía del pulso láser que lo activó, lo que acercó tentadoramente este resultado  a la ansiada «ignición»: un disparo de fusión que produce un exceso de energía (más energía de la necesaria para obtenerla).

Usando un potente láser para calentar y comprimir combustible de hidrógeno, NIF ha conseguido situarse de esta forma a un paso de conseguir una gigantesca fusión nuclear.

Viabilidad tecnológica

El NIF aporta otra contribución significativa, al demostrar que la fusión por confinamiento inercial es viable y que seguramente se podrá alcanzar en un plazo razonable de tiempo.

La reacción de fusión más fácil de conseguir es la de deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV, explica Foro Nuclear.

Se trata de una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

Para conseguir energía de las reacciones de fusión se deben unir los núcleos de dos átomos. Sin embargo, el problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, por lo que cuanto más se acercan, más se repelen.

Una posible solución sería acelerarlos en una acelerador de partículas y hacerlos chocar entre sí, pero con este sistema se utiliza más energía en acelerarlos que la que se obtendría con las reacciones.

Confinamiento inercial

Una forma de solucionar este problema es la fusión por confinamiento inercial, que es la que se ha comprobado exitosa. Con este sistema, se comprimen esferas de combustible mediante haces de láseres o de partículas.

De esta forma se obtienen densidades muy elevadas, de tal forma que los núcleos están muy cercanos entre ellos, y por el efecto túnel (un fenómeno cuántico) se fusionan dando energía.

La otra forma de conseguir energía es mediante la fusión por confinamiento magnético: la fusión de los núcleos de deuterio y tritio se consigue confinando el gas que los contiene en un campo magnético y calentarlo hasta que alcance una temperatura de 150 millones de grados centígrados.

A esa temperatura los núcleos alcanzan la energía necesaria para superar su repulsión eléctrica y entonces se fusionan.

Esta segunda opción es la que inspira desde 1986 al consorcio internacional ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), situado en Cadarache (Francia).

Reñida carrera nuclear

NIF confía en proseguir su trayectoria y determinar exactamente cómo creó una energía tan abundante y cómo mejorar aún más la producción.

De todas formas, si NIF lograra la ignición, el uso de la fusión para generar energía con fines prácticos aún está muy lejos de poder aplicarse. Obtener la fusión en un laboratorio es realmente difícil, pero obtener energía de fusión económica es aún más difícil, advierte Science.

Tanto  NIF como el ITER están en plena carrera por alcanzar la fusión nuclear, en la que China también está presente con un ambicioso proyecto.

Incluso está implicada la iniciativa privada, que construye el primer generador eléctrico de fusión nuclear: convertirá la energía del plasma en energía eléctrica con una eficiencia del 95 por ciento. El MIT tiene también su propio proyecto.

El resultado obtenido por NIF, del que ha informado en un comunicado, no ha sido enviado todavía a una revista científica y por lo tanto no ha sido certificado por otros especialistas, pero la comunidad científica lo ha recibido con gran optimismo, refleja el NYT.

Foto superior. Crédito: John Jett, LLNL.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

3 comentarios

  • Y mientras tanto aquí eliminamos la creación de energía nuclear por fisión que yo no se si serviría para que hubiera más especialistas en la energía por fusión y todo gracias a un ecologismo de vía estrecha de acuerdo con la definición de ecología hecha por el Dr. Margalef.

  • Según el divulgador Francis Villatoro, el experimento de fusión con láser no sirve para el desarrollo de la fusión como fuente de energía, es un sistema de imulación de bimbas de hidrógeno. Las otras vías de investigación, sobre todo las de los tokamac (o como se diga) son las potencialmente aptas para llegar a la producción de energía elécrica mediante fusión nuclear.

  • Pienso igual
    Se dirá que el mecanismo de generación de E electrica por fisión es completamente distinto al de fusión; pero el fenómeno es el mismo y las analogías son tantas -o más- que las diferencias.