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Los científicos confirmaron el año pasado, por primera vez en el laboratorio, que habían logrado una reacción de fusión que se perpetúa a sí misma (en lugar de decaer), lo que nos acerca a replicar la reacción química que alimenta al Sol.
Sin embargo, no están muy seguros de cómo recrear la experiencia.
Fusión nuclear Ocurre cuando dos átomos se combinan para formar un átomo más pesado, liberando una enorme explosión de energía en el proceso.
Es un proceso que ocurre a menudo en la naturaleza, pero es muy difícil de replicar en el laboratorio porque requiere un entorno de alta energía para mantener la reacción.
Sol genera energía utilizando la fusión nuclear para unir átomos de hidrógeno para crear helio.
Supernovas, soles en explosión también palancas de fusión nuclear por sus fuegos artificiales espaciales. La fuerza de estas reacciones es lo que crea moléculas más pesadas como el hierro.
Sin embargo, en los entornos artificiales de la Tierra, el calor y la energía tienden a escapar a través de mecanismos de enfriamiento como la radiación de rayos X y la conducción de calor.
Para hacer de la fusión nuclear una fuente de energía viable para los humanos, los científicos primero deben lograr algo llamado «encendido», donde los mecanismos de autocalentamiento superan toda pérdida de energía.
Una vez que se logra la ignición, la reacción de fusión toma fuerza por sí sola.
En 1955, el físico John Lawson desarrolló un conjunto de criterios, ahora conocidos como «criterios de ignición similares a Lawson», para ayudar a comprender cuándo ocurrió este brote.
La ignición de las reacciones nucleares suele ocurrir en entornos extremadamente intensos, como las supernovas o las armas nucleares.
Los investigadores del Centro Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California han pasado más de una década perfeccionando su técnica y ahora está confirmado que el experimento histórico del 8 de agosto de 2021, de hecho, produjo la primera ignición exitosa de una reacción de fusión nuclear.
En un análisis reciente, la experiencia de 2021 se evaluó en función de nueve versiones diferentes de los criterios de Lawson.
«Esta es la primera vez que cruzamos el criterio de Lawson en el laboratorio», dijo Annie Critcher, física nuclear de la Instalación Nacional de Ignición. Un nuevo científico.
Para lograr este efecto, el equipo colocó una cápsula de combustible de tritio y deuterio en el centro de una cámara de uranio empobrecido recubierta de oro y disparó 192 láseres de alta energía para crear un baño de rayos X intensos.
El ambiente intenso creado por las ondas de choque dirigidas hacia adentro creó una reacción de fusión autosostenida.
En estas condiciones, los átomos de hidrógeno se fusionaron, liberando 1,3 megajulios de energía en 100 billonésimas de segundo, lo que equivale a 10 cuatrillones de vatios de potencia.
Durante el último año, los investigadores han intentado replicar el resultado cuatro experimentos similarespero logró producir solo la mitad de la energía producida por el intento de récord original.
El encendido es muy sensible a pequeños cambios que apenas se notan, como las diferencias en la estructura de cada cápsula y la intensidad de los láseres, explica Critcher.
«Si comienza desde un punto de partida microscópicamente peor, eso se refleja en una diferencia mucho mayor en la producción de energía final». dice físico de plasma Jeremy Chittenden en el Imperial College de Londres. «El intento del 8 de agosto fue el mejor de los casos».
El equipo ahora quiere determinar exactamente qué se requiere para lograr la ignición y cómo hacer que el experimento sea más resistente a pequeños errores. Sin ese conocimiento, el proceso no puede ampliarse para crear reactores de fusión que puedan alimentar ciudades, que es el objetivo final de este tipo de investigación.
«No querrás estar en una posición en la que tengas que hacer absolutamente todo para disparar correctamente», dice Chittenden.
Este artículo ha sido publicado Cartas de revisión física.
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