El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), en California, consiguió colocar su nombre en la Historia al conseguir en diciembre de 2022 generar en su reactor del Centro Nacional de Ignición (NIF, por sus siglas en inglés) más energía de la necesaria para desencadenar una reacción de fusión , la misma que tiene lugar en las estrellas y que promete ser una fuente limpia, segura y casi inagotable en las próximas décadas. Desde entonces, los científicos del NIF no han estado de brazos cruzados: llevan trabajando para volver a recrear, incluso mejorar el rendimiento de su experimento. Y el pasado mes de julio conseguían un nuevo hito: generar el doble de energía. Así lo cuentan en cinco estudios (que pueden ser consultados aquí , aquí , aquí , aquí y aquí ) publicados en la revista ‘Physical Review Letters’ en los que dan cuenta de sus pruebas (las exitosas, ya que el primer semestre del pasado año acumularon varios experimentos fallidos que hicieron temer que el hito hubiese sido en parte una feliz coincidencia de factores). «Este logro es la culminación de más de cinco décadas de investigación y demuestra que la energía de fusión controlada en laboratorio basada en principios físicos fundamentales es posible», señalan los investigadores en un comunicado . Porque los científicos llevan detrás de controlar la energía de las estrellas desde hace décadas, pero solo su reactor ha demostrado que la humanidad es capaz. Aunque aún le quedan muchos pasos que dar hasta que esta fuente alimente nuestros microondas y neveras. Fisión VS fusión Las actuales centrales nucleares dependen de reacciones de fisión, en las que los átomos se rompen para liberar energía y partículas más pequeñas. Sin embargo, la fusión funciona de forma inversa: en esta reacción se unen partículas de hidrógeno que chocan entre sí a tremendas temperaturas y presiones en su interior creando un elemento más pesado, el helio. Este método es más seguro porque no crea desechos radiactivos como sí ocurre con la fisión; además, las materias primas a partir de las cuales se crea son bastante simples; por otro lado, las reacciones de fusión se extinguen por sí solas de forma inocua. El problema llega con la parte de recrearla, controlarla y extraer energía aquí, en la Tierra, sin la enorme gravedad y altas temperaturas del Sol: esa parte está siendo todo un reto. Noticia Relacionada reportaje Si El generador de estrellas escondido en las entrañas de Madrid Patricia Biosca La energía ilimitada, limpia y barata del Sol está más cerca de alimentar nuestras neveras gracias a reactores como el TJ-II, buque insignia del Laboratorio Nacional de Fusión, ubicado en las instalaciones del centro de la capital española De momento, el único reactor que ha conseguido generar más energía de la necesaria para desencadenar la reacción ha sido el NIF. Y lo ha hecho gracias al confinamiento inercial en un experimento que comprende 192 láseres apuntando a una minúscula cápsula de oro del tamaño de un grano de pimienta, repleta de deuterio y tritio (formas de hidrógeno). Gracias a la enorme presión que se ejerce sobre esta ‘bola’ (a la que se encañonaron los haces con un margen de error menor que el grosor de un cabello), se generó la reacción, que duró millonésimas de segundos, aunque el tiempo suficiente como para demostrar, de nuevo, que el sistema funciona y que la energía extrema que ‘enciende’ a las estrellas puede ser replicada aquí. En concreto, los estudios revelan que este reactor consiguió una ganancia neta por primera vez el 5 de diciembre de 2022, si bien otros tres experimentos más llevados a cabo en los meses siguientes también tuvieron éxito, incluido uno que logró generar 1,9 veces la energía que la desencadenó originalmente. Tres pruebas de que el hito que se consiguió no ha sido fruto de la casualidad. Una tecnología en pañales Si bien estos experimentos demuestran que los resultados que dejaron boquiabiertos al mundo «no fueron cosa de un instante», según señala a NewScientist Richard Town, uno de los responsables del NIF, aún queda mucho camino hasta conseguir que estas reacciones sean, en efecto, una fuente de energía viable en el día a día. Porque para cada disparo se necesita casi un mes de preparación calibrando cada uno de los láseres de forma milimétrica; no solo eso, también es necesario que la esfera de deuterio y tritio sea perfecta -si no, las reacciones son mucho más débiles-. Y, además, para mantener una reacción sostenida en el tiempo, se debería disparar a una bola tras otra de forma continuada, algo así como 10.000 esferas al día. Por otro lado, si bien la reacción genera más energía de la que se necesita para iniciarse, esto en realidad es de forma teórica, ya que poner en marcha los láseres implica un gasto de 500.000 millones de vatios, o mil veces más energía de la que produce la red energética nacional de Estados Unidos en cualquier instante. Aún así, Town es optimista, y afirma que si se mejoraran los láseres se podría mejorar las reacciones: «Un martillo más grande siempre ayuda -señala para la revista científica-. Si la tecnología fuese más avanzada, creo que podríamos alcanzar ganancias de aproximadamente el 10». Sin embargo, el NIF nunca se construyó para ser un prototipo de reactor comercial y no está optimizado para aumentar el rendimiento de las reacciones, solo para probar que este método es viable para conseguirlas (y estudiarlas). De hecho, su tarea principal es proporcionar información crítica para el programa de armas nucleares de EE.UU., exponiendo a las bombas nucleares a la radiación que podría ocurrir en caso de guerra nuclear. Los esfuerzos de otros países Pero EE.UU. no está solo en la carrera por conseguir la energía de las estrellas. Otros países como Japón, Corea del Sur o China están investigando al respecto. También Europa, que con el Join European Torus (JET) ha conseguido algunos hitos interesantes (si bien echará el cierre próximamente, a pesar de las voces que piden que se sigan realizando experimentos con este reactor). Y, además, está en marcha un desarrollo conjunto, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés), un megaproyecto en el que participan los países de la Unión Europea, Japón, Estados Unidos, Corea del Sur, India, Rusia y China. Todos ellos firmaron en 2006 un acuerdo para crear en Cadarache (Francia) el prototipo de reactor más grande jamás construido. Se diferencia del NIF, sobre todo, en su forma de conseguir recrear las condiciones de presión y temperatura de las estrellas en nuestros laboratorios: mientras que la apuesta norteamericana se basa en un sistema de confinamiento inercial, el ITER usa enormes y potentes imanes -confinamiento magnético- para controlar en un inmenso recipiente con forma de rosquilla el plasma ardiente en el que se genera la ansiada fuente de energía. MÁS INFORMACIÓN noticia No El James Webb, desbordado: solo una petición de uso de cada nueve será aceptada noticia No Mimas, la luna más pequeña de Saturno, puede ocultar un joven océano en su interior Aunque de momento el proyecto solo acumula retrasos, la idea es mejorar hasta en diez veces la ganancia conseguida por el NIF y alargarla en el tiempo. Se estima que en 2025 el ITER iniciará sus pruebas primeras pruebas con plasma, la fase principal y más importante. Tres años más tarde comenzarán las pruebas de baja potencia con hidrógeno y helio y en 2032, las de alta potencia. En 2035 se pondrán en marcha los test con deuterio y tritio, que completarán el proceso que llevará a cabo el ITER. Si todo va bien, al ITER le sucederá otro reactor aún experimental, el DEMO, que deberá demostrar la viabilidad económica y servir como prototipo de reactor comercial. De este monumental prototipo se espera que salga el primer reactor de fusión comercial. Pero eso, de momento, es solo una promesa.
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El futuro de la energía de fusión: un camino prometedor pero lleno de desafíos
El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), en California, ha logrado un hito histórico al generar más energía de la necesaria para desencadenar una reacción de fusión en su reactor del Centro Nacional de Ignición (NIF). Este avance ha despertado nuevas esperanzas en cuanto a la posibilidad de utilizar la fusión como una fuente de energía limpia, segura y casi inagotable en el futuro.
Desde ese momento, los científicos del NIF han estado trabajando arduamente para recrear y mejorar el rendimiento de su experimento. En julio pasado, lograron otro hito al generar el doble de energía en comparación con los resultados anteriores. Estos logros se han documentado en cinco estudios publicados en la revista ‘Physical Review Letters’.
Los científicos llevan décadas investigando cómo controlar la energía de las estrellas, pero hasta ahora solo el reactor del NIF ha demostrado que es posible. Sin embargo, aún hay muchos desafíos por superar antes de que esta fuente de energía pueda alimentar nuestros electrodomésticos y dispositivos cotidianos.
Las actuales centrales nucleares utilizan reacciones de fisión, donde los átomos se dividen para liberar energía. En cambio, la fusión implica que partículas de hidrógeno se unan y colisionen a altas temperaturas y presiones, creando un elemento más pesado, el helio. La fusión es más segura y no produce residuos radiactivos, a diferencia de la fisión. Además, las reacciones de fusión se detienen por sí solas sin causar daño. El desafío radica en recrear, controlar y extraer energía de la fusión aquí en la Tierra, sin las condiciones extremas del Sol.
El reactor del NIF logró generar más energía de la necesaria para iniciar una reacción utilizando el confinamiento inercial. Este experimento involucró 192 láseres apuntando a una cápsula de oro del tamaño de un grano de pimienta, que contenía deuterio y tritio. La presión generada por estos láseres permitió que se produjera la reacción de fusión, aunque solo duró unos pocos milisegundos.
A pesar de estos avances, el camino hacia la viabilidad comercial de la energía de fusión aún es largo. Cada disparo requiere meses de preparación minuciosa para calibrar los láseres. Además, la esfera de deuterio y tritio debe ser perfecta para obtener resultados óptimos. Para mantener una reacción sostenida, también se requeriría disparar múltiples esferas continuamente.
Aunque la reacción genera más energía de la necesaria para iniciarla, esto es solo teórico ya que el proceso de encendido de los láseres consume mucha energía. Sin embargo, los científicos se mantienen optimistas y sugieren que mejorando los láseres pueden alcanzarse mayores ganancias en el futuro.
El NIF no fue diseñado como un prototipo de reactor comercial y su objetivo principal es proporcionar información para el programa de armas nucleares de EE.UU. Otros países como Japón, Corea del Sur, China y Europa también están investigando la energía de fusión. En Europa se encuentra el Join European Torus (JET), que ha logrado avances significativos.
Además, está en desarrollo el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), un proyecto conjunto entre varios países. Se espera que el ITER mejore significativamente la ganancia y prolongue el tiempo de la reacción. Este proyecto se realizará en Cadarache, Francia, y representa el prototipo de reactor de fusión más grande construido hasta ahora.
El ITER será seguido por otro reactor experimental, el DEMO, que deberá demostrar la viabilidad económica y servir como prototipo de reactor comercial. Aunque el camino hacia la energía de fusión comercial aún es incierto, estos avances demuestran que la fusión puede convertirse en una realidad en las próximas décadas.
En resumen, el avance del NIF en la generación de energía de fusión ha abierto nuevas posibilidades para el futuro de la energía limpia. Aunque aún quedan muchos desafíos por superar, otros países también están invirtiendo en investigaciones similares. El ITER representa un importante paso hacia la viabilidad comercial de la fusión y podría allanar el camino para el primer reactor comercial de fusión. La promesa de una fuente de energía limpia, segura y casi inagotable está más cerca de hacerse realidad.