El plasma en llamas es un hito crucial para la fusión nuclear, y los científicos ahora están un gran paso más cerca.
SI ESTÁ PODERANDO a un DeLorean volador o nos ayuda a liberarnos de nuestra dependencia de los combustibles fósiles, el concepto de fusión nuclear ha parecido futurista e inalcanzable durante mucho tiempo. Ahora, este futuro finalmente está llegando a un fuerte alivio a la luz de un nuevo informe del National Ignition Facility (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
Según el informe publicado el miércoles en la revista Nature, Los científicos nucleares de NIF han demostrado a través de cuatro experimentos que es posible lograr la quema de plasma — Un hito crucial a lo largo del viaje hacia la fusión nuclear completa. Omar Hurricane es coautor en este documento y científico jefe del Programa de Fusión de Confinamiento Inercial en el Laboratorio Nacional de Livermore. Él dice que estos experimentos son un triunfo técnico que acerca la física nuclear un paso más a recrear el tipo de fusión nuclear sostenida que arde dentro del corazón de una estrella.
Te puede interesar:Los nuevos pulpos de reclamos de papel lógico son realmente extraterrestres del espacio«Estos documentos informan sobre los primeros experimentos para superar este umbral de plasma en llamas», dice el huracán a Inverse. “Las condiciones físicas requeridas para generar un plasma ardiente son extremas, y requiere un control muy preciso para que esto suceda … permitiendo el potencial de aumentar rápidamente el rendimiento de fusión.»
HERE’S THE BACKGROUND – Cuando piensas en la energía nuclear, probablemente te recuerde imágenes de estacas de humo cónico que recuerdan el aburrido trabajo de escritorio de Homer Simpson. Este tipo de energía nuclear se llama «fisión».»Sucede cuando los núcleos atómicos, el centro de los átomos, se separan para liberar explosiones de energía que crean electricidad al alimentar el vapor. Si bien la fisión nuclear es una alternativa más ecológica al petróleo y el carbón, a menudo se ha enfrentado a críticas por la mala gestión de las instalaciones envejecidas (piense en el colapso de Chernobyl) y los desechos tóxicos que deja atrás.
Te puede interesar:La nueva teoría multiverso explica la sorprendentemente pequeña masa de bosón de HiggsPor otro lado, la fusión nuclear tiene una personalidad pública mucho más limpia. Al romper núcleos de luz para crear uno pesado (p. Ej., dos átomos de hidrógeno que crean un átomo de helio), la fusión nuclear podría crear energía limpia, autosostenible y libre de desechos. En un mundo de fuentes de energía limpia que luchan por generar energía en días nublados o tranquilos, una fuente de energía autónoma podría ser enorme.
Sin embargo, la gran captura es que la fusión nuclear no solo es increíblemente difícil de hacer, sino que incluso medir hitos cruciales, como quemar plasma, presenta un desafío, dice el huracán.
«Para que el plasma de fusión pueda producir más energía de la que se utilizó para crearlo … primero debe poder calentarse (» autocalentamiento «) reteniendo parte de la energía generada durante la fusión», explica Hurricane. «El umbral en el que el autocalentamiento del plasma de fusión simplemente excede las fuentes externas de calentamiento aplicadas para hacerlo es lo que llamamos un» plasma en llamas «.»
Te puede interesar:Nueva base secreta descubierta cerca de AREA 51 por el investigador de ovnis Scott Waring«[Sin embargo,] un plasma en llamas no tiene firma de datos obvia, por lo que utilizamos inferencias de datos para comprender si el balance de energía en nuestro plasma se ha desplazado a un estado en llamas o no», continúa.
Esta incertidumbre puede significar que hacer el llamado de si sus experimentos realmente han logrado quemar plasma es difícil, pero Hurricane dice que el equipo confía en su nuevo artículo que finalmente lo han hecho.
POR QUÉ IMPORTA – Lograr quemar plasma no significa que la energía de fusión llegue a nuestros hogares pronto, pero representa un gran paso hacia este objetivo.
Alex Zylstra es el primer autor en el nuevo artículo y físico experimental en el Laboratorio Nacional de Livermore. Él dice que este trabajo acercará aún más la investigación de fusión a su objetivo de energía limpia y autosostenible.
«El sueño de la fusión es que puede proporcionar una fuente de energía libre de carbono, segura y confiable», dice Zylstra a Inverse. “Crear un plasma en llamas es un hito claro en el camino hacia la demostración de la producción de energía a partir de la fusión que sería relevante para la producción de energía.»
Te puede interesar:El carbono recientemente descubierto puede dar pistas sobre el antiguo MarteLO QUE HICIERON – En cuanto a cómo se crea la fusión nuclear en un laboratorio en la Tierra, esto es lo que hizo el equipo:
Se coloca una cápsula esférica de combustible deuterio-tritio (que se puede crear en parte a partir de agua de mar) en un recipiente hueco llamado hohlraum
En un proceso de fusión de «confinamiento inercial de accionamiento indirecto», 192 láseres apuntan al hohlraum para generar rayos X
Estas radiografías calientan la cápsula de combustible y el hohlraum de manera que la cápsula de combustible comprime miles de veces su volumen original en solo una fracción de segundo
En el artículo reciente, el equipo describe cuatro experimentos que siguieron a esta técnica, y Hurricane dice que al medir el balance energético en el plasma, pudieron determinar un rendimiento energético de hasta 170 kilojulios de energía. Si bien esto aún no supera la cantidad de energía puesta en generar la reacción, fue muchas veces mayor que los experimentos anteriores.
QUE SIGUE — Como la ciencia nunca se escribe en piedra, Los autores señalan que estos resultados recientes descritos en Nature ya han sido superados este agosto por otro experimento del mismo tipo en NIF. Mientras que el equipo publicó un comunicado de prensa sobre estos resultados en 2021, Hurricane dice que el equipo está escribiendo el documento sobre este resultado mientras hablamos.
Finalmente, los resultados en este y el próximo documento son evidencia de que la fusión nuclear autosostenible ya no es una cuestión de ciencia ficción. Dicho esto, su automóvil impulsado por fusión aún puede tener que esperar.
«Nuestro enfoque actual está en la ciencia: NIF es una instalación experimental y no está orientada a la producción de energía», dice Zylstra.
Resumen: obtener un plasma en llamas es un paso crítico hacia la energía de fusión autosostenible. Un plasma ardiente es aquel en el que las reacciones de fusión en sí mismas son la principal fuente de calentamiento en el plasma, que es necesaria para sostener y propagar la quemadura, permitiendo un alto aumento de energía. Después de décadas de investigación de fusión, aquí logramos un estado de plasma ardiente en el laboratorio. Estos experimentos se llevaron a cabo en la Instalación Nacional de Encendido de EE. UU., Una instalación láser que entrega hasta 1.9 megajulios de energía en pulsos con potencias máximas de hasta 500 teravatios. Utilizamos los láseres para generar rayos X en una cavidad de radiación para conducir indirectamente una cápsula que contiene combustible a través de la presión de ablación de rayos X, lo que resulta en que el proceso de implosión comprima y caliente el combustible a través del trabajo mecánico. El estado de plasma ardiente se creó utilizando una estrategia para aumentar la escala espacial de la cápsula a través de dos conceptos diferentes de implosión. Estos experimentos muestran autocalentamiento por fusión en exceso del trabajo mecánico inyectado en las implosiones, satisfaciendo varias métricas de plasma ardiente. Además, describimos un subconjunto de experimentos que parecen haber cruzado el límite de autocalentamiento estático, donde el calentamiento por fusión supera las pérdidas de energía de la radiación y la conducción. Estos resultados brindan la oportunidad de estudiar plasmas dominados por partículas α y física de plasma ardiente en el laboratorio.
FUENTE
En este contexto, te invitamos a ver un video que explora cómo el reciente descubrimiento de New Discovery acerca a los físicos nucleares a la creación de fusión sostenida.