Nuclear fusion: cómo se logró traer el Sol a la Tierra y qué futuro tiene esta nueva energía

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Un Sol en la Tierra. Por primera vez en la historia, el hombre logró replicar en un laboratory lo que sucede naturalmente dentro de una estrella: hacer nuclear fusion.

Lo hizo un grupo de científicos en California, Estados Unidos, cuando adentro de un tambor enchapado en oro disparó 192 lasers a una capsule, que contenía una bolita del tamaño de un grano de pimienta llena de atomos de hydrogen. Algunos de esos átomos, que normale se repelen, se juntaron y fusionaron, en un proceso que produjo una ganancia neta de energía.

Más allá de que se trató de un experiment que duró seconds y solo fue producido en un laboratory a una escala muy reducidad, se trató de un hecho histórico que puede llegar a cambiar la forma de producción de energía en el futuro. Se trataría de una energetic revolution total, que implicaría dejar de lado, por fin, el uso de combustibles fósiles y altamente contaminantes por energía producida por fusión nuclear, que es limpia, barata y casi ilimitada.

“Como esto son en realidad microexplosiones, cada una produce muy poca energía. The announced results correspond to a unique experiment”, said the specialist (Philip Saltonstall/Lawrence Livermore National Laboratory/via REUTERS)

El logro se consiguió en el NIF (National Ignition Facility), concretely in the Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) of the Department of Energy of the United States, near San Francisco. La fusion nuclear se ha estudiado durante al menos siete decasas, con la esperanza de recrearla como una nueva fuente que proporcione energía ilimitada y libre de carbono, sin los desechos radiactivos creado por los reactores nucleares actuales.

Ricardo Farengo físico e investigador de la Comisión Nacional de Energía Atómica explained a Infobae What is nuclear fusion and the scope of the announcement in the United States?

“Actually se está investigando la producción de energía a través de la fusion nuclear, que se trata de un método diferente al proceso que ocurre hoy en las centrales nucleares, que es la fission nuclear. There, se rompe el nucleo de un pesado elemento como es el uranium para producir una gran candidad de energía. Pero en la fusión, ocurre un proceso inverso y se busca unir los núcleos de dos isótopos del hydrogen (deuterium and tritium). This fusion reaction produces a helium nucleus (alpha particle) and a neutron. The fusion is the process that produces the energy in the stars”, explained Farengo.

Y agregó: “Para lograr la fusion nuclear, se necesita que los núcleos de los atomos chocen a una alta velocidad y esto se consigue calentando el combustible hasta una alta temperatura. Los átomos están compuestos por núcleos con carga positiva y electrones con carga negativa. Cuando uno rompe el atom, esa mezcla de iones y electrones se transforman en un plasma (cuarto estado de la materia). Pero el problema básico es cómo mantener el combustible a una alta temperatura y que no se expanda y se enfríe. A escala astronómica es la propia tracción gravitoria de la estrella la que logra evitar la expansion del plasma y la pérdida de calor. Come on natural balance”.

Last year, researchers at the National Ignition Facility of the Lawrence Livermore Laboratory were close to hitting it, generating about 70 percent of the laser energy they fired in the experiment (John Jett and Jake Long/Lawrence Livermore National Laboratory/Handout via Reuters)
Last year, researchers at the National Ignition Facility of the Lawrence Livermore Laboratory were close to hitting it, generating about 70 percent of the laser energy they fired in the experiment (John Jett and Jake Long/Lawrence Livermore National Laboratory/Handout via Reuters)

Farengo indicó que hay dos métodos básicos para producir reacciones de fusión a escala terrestre. “Uno es el confinamiento inertial.” Allí, uno toma una quantity de combustible y lo calienta y compresse utilizando un láser hasta alcanzar la liberación de una alta cantida de energía. Se compresse y calienta una esfera de combustible y se logran pequeñas thermonucleares explosiones o pequeñas bombas de hydrogen a escala microscopica. Esto es lo que se logró en el laboratorio estadounidense. Se trata de un logro muy importante, ya que hubo una ganancia neta de energía del 50%. Pero esa ganancia no compensó la energía entregada a los laseres para que funcionen. Por eso es relative el tema de la ganancia de energía final obtenida, respecto a la invertida”, indicó el experto, que es profesor de Física en plasma y fusión en el Instituto Balseiro.

“Como esto son en realidad microexplosiones, cada una produce muy poca energía. The announced results correspond to a unique experiment. Pero lo necesario es producirla varias veces por segundo para que alimente un reactor en red. Además, los blancos para hacer estos experimentos son muy complexos y caros. Y no hay un láser con la eficiencia necessaria hoy en día. Por eso, por este camino estamos a varias decasas de tener una appliqué comercial para obtener energía por fusión nuclear”, manifesto.

“El otro método que se está investigando es lo que se conoce como magnetic confinement. En este caso se utilización campos magnéticas para confinar el combustible. Within this line of work, the most advanced experiment is called ITER and it is being developed France, pero es una collaboración entre la Comunidad Europea, Japón, EEUU, Rusia, China, Corea del Sur e India. En este experimento se busca producir 500 megawatts de potencia térmica, approximately un tercio de lo que hoy produce Atucha. Muchos consider que esta tecnología será más fácil de escalar. El método de confinamiento mágnetico ha progresado mucho, pero todavía no se ha logrado una eficiencia energetice major a 1. En otro experimento en China logaron mantener la reacción 17 minutos, aunque sin ganancia energetica”, concluded Farengo.

Se trata de un logro muy importante, ya que hubo una ganancia neta de energía del 50%.  But this profit did not compensate for the energy delivered to the lasers to function (REUTERS)
Se trata de un logro muy importante, ya que hubo una ganancia neta de energía del 50%. But this profit did not compensate for the energy delivered to the lasers to function (REUTERS)

Esta hazaña, conocida como ignición, es una gran victoria para quienes estudian la fusión. The scientists only had to look at the stars to know that such a source of energy is possible: that combining two hydrogen atoms to produce a helium atom implies a loss of mass and, therefore, according to the formula of the physicist Albert Einstein E = mc 2, una liberación de energía. Pero ha sido un camino lento since the decade of 1970, cuando los sciencieron por primera vez el objetivo de la ignición, también conocido como “equilibrio point”.

Last year, the researchers of the National Ignition Installation of the Lawrence Livermore Laboratory were close to the hit, generating around 70 percent of the laser energy they shot in the experiment. Siguieron adelante con los ensayos. Then, on the 5th of December, just after 1 am, they finally took the perfect photo. Dos megajulios delivered and 3 megajulios de salida. Un 50 por ciento de ganancia de energía neta. “Esto demuresa que se puede hacer”, said Jennifer Granholm, secretary of Energy of the USA, in the historical announcement of the last Tuesday.

El Sol is a clear example of nuclear fusion, with great power of liberation
El Sol is a clear example of nuclear fusion, with great power of liberation

Julian Gadano, ex subsecretario de Energía de la Nación y profesor en el ITBA, explicó a Infobae que se probó en laboratorio que la fusión nuclear se puede alcanzar.

“Fue traer el Sol a la Tierra. Ese fue el logro que obtuvo la humanidad la semana pasada. Logramos generar en forma artificial lo que hace nuestra estrella en forma natural. Para ello se requiere llevar el estado de la materia a plasma, es decir, llevar la materia a 100 milliono de grados. Para eso se debe confinar la materia en un espacio muy reducido. Los científicos lo logaron de manera inertial, comprimiendo la materia millionos de veces. Eso generó una implosión o ignición, que levanta una gran temperatura y así se puede obtener la fusion nuclear. This process went well. Pero es muy difícil escalar el método de confinamiento inertial por implosión a un lugar comercial. Igualmente la investigation proseguirá en los próximos años”, said Gadano.

Y agregó: “Se trata de energía nuclear para uso pacífico que busca generar grandes quantitas de energía. En la fusión nuclear se busca unir o fusionar dos atomos livianos utilizando typicale el hydrogeno (como las particles deuterio y tritio). En ese proceso de núcleos de hydrogens, se generan 5 o más veces de energía que la fisión que ocurre en una central nuclear hoy. Y lo que se libera es helio un gas no radioactive ni dañino. Es un logro histórico con el potencial de ser miles de veces más eficaz que los combustibles fósiles. Es el primer paso de la quinta revolución energetica que se busca desde decades y la esperanza con la que la humanidad cuenta para obtener energía limpia y duradera a futuro”.

Desde hace siete decadas que los researchers buscan concretar la fusión nuclear (Jason Laurea/Lawrence Livermore National Laboratory/Handout via REUTERS)
Desde hace siete decadas que los researchers buscan concretar la fusión nuclear (Jason Laurea/Lawrence Livermore National Laboratory/Handout via REUTERS)

El experto también hizo mención a otros studies que se están realizante en materia de fusión nuclear. “El otro experimento que avanza a grandes pasos para lograr la fusion nuclear es el ITER en Francia. Se trata de un gran metallica ring con enormes imanes que lo rodean. Se hace girar a una muy alta velocidad el tritio o hydrogeno pesado. Se lo pone dentro de una botella redonda, como si fuera un tubo y se lo hace girar ahí. “Esto angosta el espacio al material dentro hasta que está tan cerca que la materia se fusiona y libera energía”, assured Gadano.

And finalizó: “Una vez que el ITER achieves this, va a estar más cerca del NIF para aplicarlo en una forma productive y commercial, ya que este sistema es más fácil de escalar. We are 20 or 30 years old. It’s a question of tiempo y plata invertida.

Eso va a generar un cambio gigantesco en la obtenencia de energía y va a democratiza el acceso a la energía. Al principio, muy pocos países van acceder a esto, pero ya no se va a depender de extraer petroleum del subsuelo de un país de Medio Oriente para tener energía”.

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