Los cient?ficos han confirmado que concretaron por primera vez en el laboratorio una reacci?n de fusi?n nuclear que se autoperpet?a en lugar de desaparecer inmediatamente, acerc?ndose as? a imitar la reacci?n qu?mica que alimenta al Sol y que podr?a propiciar una fuente de energ?a limpia y sostenible. Sin embargo, los investigadores no est?n a?n exactamente seguros de c?mo recrear el experimento y lograr el mismo rendimiento energético, que alcanz? una producci?n de 1,3 megajulios (MJ) de energ?a.

Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), en Estados Unidos, confirmaron mediante tres nuevos estudios publicados recientemente en las revistas Physical Review Letters y Physical Review E, que un experimento concretado hace exactamente un a?o, en agosto de 2021, marc? un récord en cuanto a rendimiento y autosuficiencia en procesos de fusi?n nuclear, liberando m?s de 1,3 megajulios (MJ) de energ?a y logrando autoperpetuarse.*

Sin embargo, en los ?ltimos meses los cient?ficos intentaron replicar el resultado en cuatro experimentos similares, pero solo lograron la mitad del rendimiento energético alcanzado en el experimento inicial. A pesar de esto, los estudios publicados confirman que, luego de décadas de trabajo, se logr? la primera ignici?n exitosa de una reacci?n de fusi?n nuclear. De acuerdo a una nota de prensa, es un avance sin precedentes en la b?squeda por concretar procesos de fusi?n nuclear que sean realmente viables como una fuente energética de uso masivo.

Fusi?n y fisi?n nuclear

La fusi?n nuclear tiene lugar cuando dos ?tomos se integran para producir un ?tomo m?s pesado, liberando en ese proceso una enorme explosi?n de energ?a. Aunque puede encontrarse en la naturaleza, el fen?meno es muy dif?cil de replicar en el laboratorio, porque se requiere un entorno de alta energ?a para mantener la reacci?n a largo plazo.

En el proceso inverso, la fisi?n nuclear (la divisi?n de un n?cleo en n?cleos m?s livianos) estos fen?menos suceden en sentidos opuestos. Es el criterio utilizado actualmente en la energ?a nuclear, pero con caracter?sticas que lo tornan peligroso para un uso social: la fusi?n nuclear obtendr?a un mayor rendimiento energético que la fisi?n nuclear y sin consecuencias ambientales negativas. La fusi?n nuclear no produce ninguna emisi?n contaminante, no genera residuos radiactivos de larga duraci?n y no insume los riesgos relativos a una reacci?n nuclear descontrolada.

Por ejemplo, el Sol genera energ?a a través de la fusi?n nuclear, al unir ?tomos de hidr?geno para crear helio. Las supernovas, esas gigantescas explosiones de estrellas, también aprovechan la fusi?n nuclear. Mediante estas reacciones se crean moléculas m?s pesadas, como el hierro. Sin embargo, los entornos artificiales en la Tierra no son tan eficientes: el calor y la energ?a se escapan a través de mecanismos de enfriamiento, como por ejemplo la radiaci?n de rayos X o la conducci?n de calor.

Un gran paso

?Qué se requiere para lograr que la fusi?n nuclear se convierta en una fuente de energ?a viable para los seres humanos? En principio, hay que lograr la ignici?n, que ser?a como el “encendido” del sistema, a través del cual los mecanismos de autocalentamiento superan la pérdida de energ?a y hacen viable la producci?n. Cuando la ignici?n ha sido obtenida, la reacci?n de fusi?n nuclear se activa de forma autosuficiente.

El hist?rico experimento concretado el 8 de agosto de 2021 produjo la primera ignici?n exitosa de una reacci?n de fusi?n nuclear, con una elevada producci?n de energ?a y la verificaci?n de su capacidad de autoperpetuarse. Ahora, el pr?ximo desaf?o es lograr recrear esas condiciones para que el proceso pueda ampliarse y permita crear reactores de fusi?n nuclear que puedan alimentar ciudades enteras, marcando un gran avance en la soluci?n de los problemas energéticos y ambientales que aquejan al planeta.

Referencias

Lawson Criterion for Ignition Exceeded in an Inertial Fusion Experiment. H. Abu-Shawareb et al. Physical Review Letters (2022). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.075001

Experimental achievement and signatures of ignition at the National Ignition Facility. A. B. Zylstra et al. Physical Review E (2022). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.025202

Design of an inertial fusion experiment exceeding the Lawson criterion for ignition. A. L. Kritcher et al. Physical Review E (2022). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.025201



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