Fusión nuclear: el prometedor hito que lograron los científicos y qué significa para el futuro de la energía limpia

Científicos de Estados Unidos lograron un hito en la carrera por recrear una fusión nuclear.

Los físicos han buscado las maneras de recrear ese reacción durante décadas, lo cual promete convertirse en una fuente de energía limpia casi ilimitada.

Este martes, los investigadores confirmaron que han superado una barrera importante: producir más energía de la que se gastó en un experimento de fusión.

Aunque satisfechos, los científicos dicen que todavía queda mucho camino por recorrer antes de que la fusión alimente a los hogares con electricidad.

¿Qué es lo que hicieron?

El experimento tuvo lugar en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en California.

La fusión nuclear se describe como el “santo grial” de la producción de energía. Es el proceso que alimenta al Sol y otras estrellas.

Funciona tomando pares de átomos ligeros y obligándolos a unirse. Esta fusión libera mucha energía.

Es lo opuesto a la fisión nuclear, donde los átomos pesados se separan. La fisión es la tecnología que se usa actualmente en las centrales nucleares, pero el proceso también produce una gran cantidad de desechos que emiten radiación durante mucho tiempo.

Tales desechos pueden ser peligrosos y debe almacenarse de forma segura.

La fusión nuclear, en cambio, produce mucha más energía y solo pequeñas cantidades de desechos radiactivos de vida corta. Y lo que es más importante, el proceso no produce emisiones de gases de efecto invernadero y, por lo tanto, no contribuye al cambio climático.

Gráfico sobre cómo funciona la energía nuclear

El reto: temperatura y presión

Para conseguir la fusión nuclear, uno de los desafíos es que mantener los elementos juntos requiere grandes cantidades de temperatura y presión.

Hasta ahora, ningún experimento ha conseguido producir más energía que la que se invierte para que funcione.

En el experimento del LLNL, los científicos pusieron una pequeña cantidad de hidrógeno en una cápsula del tamaño de un grano de pimienta.

Luego usaron un potente láser de 192 rayos para calentar y comprimir el combustible de hidrógeno.

El láser es tan fuerte que puede calentar la cápsula a 100 millones de grados Celsius, más caliente que el centro del Sol, y comprimirla a más de 100.000 millones de veces la atmósfera de la Tierra.

Bajo estas fuerzas, la cápsula comienza a implosionar sobre sí misma, obligando a los átomos de hidrógeno a fusionarse y liberar energía.

Al anunciar el resultado, el jefe adjunto de programas de defensa en la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de EE.UU., Marvin Adams, dijo que los láseres del laboratorio habían ingresado 2,05 megajulios (MJ) de energía al objetivo, que luego había producido 3,15 MJ de salida de energía de fusión.

The inside of a support structure at NIF
Pie de foto, El LLNL tiene el sistema de láser más poderoso del mundo.

En el camino correcto

Melanie Windridge, directora ejecutiva de Fusion Energy Insights, le explicó a la BBC por qué los científicos están tan emocionados por este avance.

“La fusión ha entusiasmado a los científicos desde que descubrieron por primera vez qué estaba causando que el Sol brillara. Estos resultados hoy realmente nos ponen en el camino hacia la comercialización de la tecnología“.

Jeremy P. Chittenden, profesor de física del plasma y codirector del Centro de Estudios de Fusión Inercial del Imperial College de Londres, lo calificó como “un verdadero momento decisivo” que demuestra que “el ‘santo grial’ de la fusión puede lograrse”.

Este ha sido el sentimiento del que se han hecho eco los físicos de todo el mundo, que elogiaron el trabajo de la comunidad científica internacional.

“El éxito de hoy se basa en el trabajo realizado por muchos científicos en EE.UU., Reino Unido y en todo el mundo. Con la ignición ahora lograda, no solo se desbloquea la energía de fusión, sino que también se abre una puerta a la nueva ciencia”, dijo Gianluca Gregori, profesor de física en la Universidad de Oxford.

El Sol
Pie de foto, Recrear lo que sucede en el Sol en la Tierra es el objetivo de los científicos detrás de la idea de la fusión nuclear como fuente de energía.

Sobre la pregunta de cuánto tiempo pasará antes de que podamos ver el uso de la fusión en las centrales eléctricas, el director del LLNL, Kim Budil, dijo que todavía hay obstáculos importantes.

“Con esfuerzos e inversiones concertados, unas pocas décadas de investigación sobre las tecnologías subyacentes podrían poner en condiciones de construir una central eléctrica”, precisó.

Este es un avance que los científicos suelen calcular en 50 o 60 años al intentar responder la pregunta con un dato exacto.

Uno de los principales obstáculos es reducir los costos y aumentar la producción de energía.

El experimento solo pudo producir suficiente energía para hervir entre 15 y 20 teterasy requirió US$3.500 millones.

Y aunque el experimento obtuvo más energía que la que puso el láser, esto no incluyó la energía necesaria para que los láseres funcionaran, que era mucho mayor que la cantidad de energía que producía el hidrógeno.

Línea

Hervir unas teteras, un enorme avance

Análisis de Rebecca Morelle, editora de Ciencia de la BBC

La cantidad de energía que han generado en este experimento es pequeña, solo lo suficiente para hervir algunas teteras.

Pero lo que representa es enorme para los científicos que han pasado tanto tiempo trabajando en esta tecnología. Y lo es para todo el mundo.

La promesa de un futuro alimentado por fusión está un paso más cerca. Pero, y siempre hay un pero con estos avances, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que esto se convierta en una realidad.

Este experimento demuestra que la ciencia funciona. Ahora necesita ser repetido, perfeccionado, y la cantidad de energía que genera tendrá que ser aumentada significativamente.

Esto es antes de que los científicos puedan siquiera pensar en ampliar el proceso.

El otro problema es el costo, este experimento ha costado miles de millones de dólares, la fusión no es barata.

Pero la promesa de una fuente de energía limpia será sin duda un gran incentivo para superar estos desafíos.

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