Paso histórico para emular la energía limpia e inagotable del Sol aquí, en la Tierra

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[i]Instalación Nacional de Ignición (NIF), del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (California)[/i][/center]

[b]El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (California) ha conseguido una reacción de fusión generando el triple de energía que experimentos anteriores y casi alcanzando el ansiado punto de ignición[/b]

El hombre lleva soñando con emular la energía del Sol, limpia y prácticamente inagotable, desde que empezó a comprender su funcionamiento. Ahora, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (California), en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) han reproducido en un experimento casi todo el potencial de nuestra estrella, si bien solo en una partícula de apenas unos milímetros durante una fracción de segundo.

Y, aunque parezca una nimiedad, se trata de un hito histórico que acaba de ser publicado en la prestigiosa revista ' Nature '.

Actualmente, la reacción que alimenta las centrales nucleares es la fisión: la división del núcleo del átomo en átomos más pequeños, un proceso que libera gran cantidad de energía, pero que genera también muchos residuos radiactivos. Por el contrario, en la fusión, los átomos de hidrógeno se unen, liberando mucha más energía y sin apenas generar ‘basura radiactiva’.

De hecho, la teoría dice que con la batería de litio de un teléfono móvil y medio litro de agua se podría generar toda la energía que consume un europeo medio en 30 años.

Sin embargo, constrolar las reacciones de fusión están siendo un quebradero de cabeza para los científicos. Hasta la fecha, ningún experimento ha conseguido producir más energía de la que se ha invertido para que la reacción funcione y se mantenga en el tiempo, lo que llevaría a la ansiada ‘ignición’. Y, aunque de momento esta prueba tampoco ha superado este avance, se ha quedado a las puertas: «De lo que informamos en este artículo es de que hemos alcanzado un hito llamado ‘plasma ardiente’ por primera vez», explica el autor principal del estudio, Alex Zylastra. «Esto se consigue cuando el autocalentamiento de la reacción de fusión es mayor que el calentamiento inicial del combustible». Porque para que se produzcan las reacciones de fusión es necesario calentar mucho el combustible con algún tipo de fuente de calor externa; pero en un plasma ardiente las propias reacciones de fusión elevan la temperatura del plasma por encima de ese calentamiento externo.

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El equipo consiguió ese ‘plasma ardiente’ con su prototipo basado en el confinamiento inercial. En concreto, apuntaron un disparo coordinado de 192 haces de luz láser a unaminúscula cápsula de oro del grosor de un cabello humano repleta de hidrógeno y de dos de sus isótopos, deuterio y tritio. Ese ‘impacto luminoso’ calienta y comprime el combustible, elevándolo hasta temperaturas y presiones extremas. «Más aún de las quese registran en el centro del Sol», lo explica Zylastra. Estos experimentos tuvieron lugar entre noviembre de 2020 y febrero de 2021, y consiguieron alcanzar los 0,17 megajulios de energía, triplicando los resultados obtenidos en experimentos anteriores.

Pero las pruebas no acabaron en febrero: el equipo saltó a los titulares mundiales el pasado mes de agosto por otra existosa prueba con la que se llegó a generar hasta 1,3 megajulios de energía . En ese momento, según los primeros datos preliminares, se consiguió el ‘encendido’ o ‘quemado’ (’burning’ en inglés) de la reacción, el siguiente paso tras obtener el ‘plasma ardiente’. «Se trata de un hito más difícil. Se produce cuando el autocalentamiento logra superar todos los mecanismos físicos que hacen que el combustible pierda energía», indica Zylastra, cuyo equipo aún está preparando el artículo científico de esos últimos experimentos.

«Se trata de un logro histórico para el confinamiento inercial», explica por su parte Carlos Alejaldre, director general del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat). «No han conseguido la ansiada ignición, que sería el punto en el que se obtiene más energía de la que se emplea para conseguirla, pero están cerca y saben cómo solucionar el problema».

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A pesar del entusiasmo y de los buenos resultados, este prototipo en principio no será escalable ni podrá servir de modelo para las futuras plantas de energía de fusión. «Nuestro equipo es una instalación experimental enfocada a la ciencia y no diseñada a producir energía -señala Zylastra-. En plantas de energía conceptuales basadas en este tipo de enfoque, los disparos tendrían que ocurrir varias veces por segundo en lugar de una vez por día, como ahora». Porque la reacción apenas se mantiene durante cien billonésimas de segundo, por lo que para que alimentase una red eléctrica como la actual, tendría que producirse miles de veces. Por su parte, Alejaldre apostilla: «De hecho, su objetivo, además de probar que se puede conseguir la fusión con este tipo de sistema, está más enfocado a la defensa y a la simulación de tecnologías de bombas termonucleares».

Sí existen otros proyectos que buscan crear las próximas centrales nucleares de fusión. El ejemplo más ambicioso es el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), un programa con participación de China, la Unión Europea (con un destacado el papel de España y el Ciemat), Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos. Este reactor, que ya se está construyendo al sur de Francia y empezará con las primeras pruebas en los próximos años, es de tipo tokamak, ligeramente diferente aunque, en teoría, mucho más escalable. «Creo que para ver una verdadera reacción de fusión y un punto de ignición tendremos que esperar a las primeras pruebas de ITER, que tendrán lugar a partir de 2027 probablemente. Y posiblemente no veamos una planta de fusión hasta la década de los 50», vaticina Alejandre.

Aún así, el equipo del NIF espera que sus experimentos logren aportar su granito de arena hacia el futuro de una fuente de energía limpia e ilimitada: «Lo emocionante de estos resultados es que ahora podemos estudiar cómo se comporta un plasma a altas temperaturas y presiones, lo que nos ayudará a avanzar hacia el objetivo final de la energía de fusión».

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[spoiler="Feliz Jueves de Ciencia"]
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