octubre 3, 2022

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Un descubrimiento de energía de fusión de 2021 se celebra en tres nuevos estudios, pero persiste la controversia en torno a la replicación de los hallazgos.

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El 8 de agosto de 2021, 192 rayos láser bombearon mucha más energía que toda la red eléctrica de EE. UU. en una pequeña cápsula dorada y encendieron, por una fracción de segundo, el mismo fuego termonuclear que alimenta al Sol.

El experimento de energía de fusión, realizado por la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, se explora en detalle en tres nuevos artículos, uno publicado en Cartas de revisión físicay dosdocumentos publicado en Revisión física E – quienes argumentan que los investigadores han logrado el «encendido», un paso crucial que demuestra que se puede lograr la fusión nuclear controlada. Pero las definiciones de lo que constituye «encendido» varían e, independientemente de la definición, los resultados de 2021 todavía están muy lejos de un reactor de fusión práctico, a pesar de producir una gran cantidad de energía.

La fusión nuclear implica la fusión de dos elementos, normalmente isótopos de hidrógeno, en el helio, un elemento más pesado. Libera cantidades masivas de energía en el proceso, que es el proceso que alimenta estrellas como el Sol.

Una planta de energía de fusión produciría abundante energía utilizando únicamente hidrógeno del agua como combustible y produciendo helio como desecho, sin el riesgo de fusión o radiación. Esto contrasta con la fisión nuclear, el tipo de reacción en las centrales nucleares contemporáneas, que divide los núcleos de elementos pesados ​​como el uranio para producir energía.

Mientras que las reacciones de fusión ocurren en el Sol y la fusión desbocada ocurre en las explosiones de armas termonucleares, el control de una reacción de fusión sostenida para generar energía ha eludido a los ingenieros nucleares durante décadas. Los experimentos de diseño variable han logrado producir reacciones de fusión durante períodos de tiempo muy cortos, pero nunca alcanzan el «encendido», el punto en el que la energía liberada por una reacción de fusión es mayor que la cantidad de energía necesaria para generar y mantener esa reacción de fusión. reacción

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El equipo de la Instalación Nacional de Ignición y los autores de uno de los tres nuevos artículos, el uno publicado en la revista Cartas de revisión física, argumentan que «la ignición es un estado en el que el plasma de fusión puede comenzar a ‘propagarse por combustión’ en el combustible frío circundante, lo que permite la posibilidad de una gran ganancia de energía». Es decir, la fusión comenzó en el combustible de hidrógeno frío y la reacción se expandió para generar mucha más energía que en experimentos anteriores.

El experimento del 8 de agosto de 2021 requirió 1,9 megajulios de energía en forma de láseres ultravioleta para instigar una reacción de fusión en una pequeña bolita congelada de isótopos de hidrógeno (un proyecto de reacción de fusión por confinamiento inercial) y liberó 1, 3 megajulios de energía, o alrededor de 70 % de la energía puesta en el experimento. La salida, en otras palabras, superaba los cuatrillones de vatios de potencia, incluso si se liberaba durante una pequeña fracción de segundo.

«La toma récord fue un gran avance científico en la investigación de la fusión, que establece que la ignición de la fusión en el laboratorio es posible en el NIF», dijo Omar Hurricane, científico jefe del programa de fusión inercial del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. dijo en un comunicado. “Lograr las condiciones necesarias para la ignición ha sido un objetivo de larga data para todas las investigaciones de fusión por confinamiento inercial y abre el acceso a un nuevo régimen experimental en el que el autocalentamiento de las partículas alfa supera todos los mecanismos de enfriamiento en el plasma de fusión”.

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Los intentos posteriores de replicar el experimento produjeron mucha menos energía de salida, principalmente en el rango de 400 a 700 kilojulios, lo que llevó a algunos investigadores a sugerir que el proyecto experimental de la Instalación Nacional de Ignición es un callejón sin salida técnico. según informes por el departamento de noticias del diario Naturaleza.

«Creo que deberían llamarlo un éxito y detenerse», dijo el físico y ex investigador de fusión láser del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. Stephen Bodner. Naturaleza.

La Instalación Nacional de Ignición costó 3500 millones de dólares, más de 2000 millones de dólares más de lo esperado, y está atrasada, ya que los investigadores apuntaron inicialmente a 2012 como fecha límite para demostrar que la ignición era posible utilizando el proyecto.

Los nuevos estudios sugieren que los investigadores están dispuestos a continuar explorando de lo que es capaz la Instalación Nacional de Ignición, especialmente porque, a diferencia de otros investigadores de fusión, los investigadores de la instalación no se enfocan principalmente en desarrollar plantas de energía de fusión, sino en comprender mejor las armas termonucleares.

“Estamos operando en un régimen al que ningún investigador ha accedido desde el final de las pruebas nucleares”, dijo el Dr. Huracán. “Es una oportunidad increíble para expandir nuestro conocimiento a medida que continuamos progresando”.

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