Fusión nuclear: sueño de energía limpia e infinita está más cerca

Presente en el Sol y muchas otras estrellas, la fusión implica la liberación de energía mediante la unión de núcleos atómicos, contrariamente a la provocada por la fisión nuclear, el principio físico detrás de la bomba atómica y la energía nuclear.

Décadas de trabajo en torno a la fusión intentaron saltear un gigantesco obstáculo: la enorme cantidad de energía necesaria para desencadenar el proceso.

Sin embargo, experimentos de laboratorio, revelados este miércoles por un grupo de científicos en Estados Unidos, permitieron importantes avances hacia la superación de esos obstáculos.

Los científicos aseguran en la revista Nature que fueron los primeros en obtener más energía de una reacción de fusión que la absorbida por el combustible usado para provocarla.

El equipo colocó dos rayos laser en un punto más estrecho que la sección de un cabello humano para generar la energía suficiente como para comprimir una pequeña cápsula conteniendo el combustible a un 35º de su tamaño original.

De menos de una mil millonésima de segundo de duración, la reacción liberó el equivalente de energía almacenada en dos baterías AA (unos 17,000 julios) durante el último experimento realizado en noviembre de 2013.

A pesar de ser «modesta», según los investigadores, la liberación de energía fue más importante que la energía absorbida por el combustible, estimada entre 9.000 y 12.000 julios.

«Esto es lo más cerca posible que se ha llegado» al sueño de generar energía viable resultante de una fusión, dijo Omar Hurricane, jefe del equipo que realizó el estudio en la estatal National Ignition Facility (NIF) de California.

La energía es 10 veces superior a la previamente alcanzada, aunque hay algunos matices.

No se trató de una reacción sostenida, el tan buscado momento de «encendido». Y sigue sin responder a la interrogante de la eficiencia energética, es decir la liberación de una energía superior a la consumida para lanzar el proceso.

En este caso, los láseres liberaron 1,9 millones de julios de energía –el equivalente de una pequeña batería de automóvil– de los cuales sólo entre 9.000 y 12.000 julios fueron absorbidos por el combustible.

«Sólo algo del orden del 1% de la energía que utilizamos con el laser termina en el combustible, o incluso menos», dijo la co-autora del estudio, Debbie Callahan. «Hay mucho espacio para seguir progresando».

El método necesita ser afinado y el rendimiento debe mejorarse unas 100 veces «antes de que podamos llegar al punto de encendido», agregó Hurricane.

Trabajando «como locos»

«Honestamente, no podemos decirles cuándo alcanzaremos un encendido. Estamos trabajando como locos para lograrlo. Nuestros conocimientos teóricos nos dicen que si seguimos empujando en esa dirección, tenemos una posibilidad».

El encendido también requiere auto-propagación, conforme a la cual las primeras partículas fusionadas causan el calor y la presión necesarios para generar otras, creando así nuevas partículas y mejorando el rendimiento.

Los últimos experimentos en el NIF, uno realizado en septiembre del año pasado y el otro en noviembre, fueron los primeros en arrojar pruebas de que «las partículas dejan un poco de energía detrás de ellas», dijo Hurricane.

Recreando las condiciones del núcleo solar

La fusión nuclear es lo opuesto a la fisión, que implica la división de átomos y que nos dio las bombas atómicas y las plantas nucleares, cuyos riesgos incluyen la proliferación nuclear y peligrosos y duraderos desechos.

Los núcleos de deuterio y tritio –ambos isótopos obtenidos a partir del hidrógeno– pueden en cambio fusionarse para crear partículas más pesadas.

En teoría, la energía generada a través de la fusión no arrojaría desechos peligrosos ni contaminaría la atmósfera. Y el combustible se encuentra en mayor abundancia: en el agua del mar, que cubre más de las dos terceras partes del planeta.

El procedimiento requiere temperaturas extremas y presiones equivalentes a las halladas en nuestro Sol y otras estrellas activas.

Para alcanzar ese objetivo, Hurricane y su equipo dispararon sus rayos laser contra un cilindro de oro de dos milímetros de diámetro recubierto por dentro con una capa congelada de combustible de deuterio y tritio.

Los haces de luz entraron a través de agujeros por un lado y se enfocaron como rayos que impactaron la cubierta exterior de la cápsula y provocaron su implosión, algo equivalente a reducir una pelota de béisbol al tamaño de un guisante

El proceso genera una presión 150.000 millones de veces superior a la ejercida por la atmósfera terrestre y una densidad 2,5 a tres veces superior a la del núcleo solar, dijeron los científicos.

Según el investigador especializado en fusión Mark Herrmann, del Pulsed Power Sciences Center de Albuquerque, se trata de «un paso significativo hacia adelante en la investigación sobre la fusión». AFP