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El mayor avance en la investigación de la fusión anunciado en Washington el martes, tardará décadas en llegar, y por primera vez los científicos podrán diseñar una reacción que produzca más energía de la que se usó para encenderla.

Utilizando potentes láseres para concentrar una enorme energía en una cápsula en miniatura del tamaño de la mitad de un BB, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California iniciaron una reacción que produjo aproximadamente 1,5 veces más energía que la contenida en la luz utilizada para producirla.

Hay décadas más que esperar antes de que la fusión pueda algún día, tal vez, usarse para producir electricidad en el mundo real. Pero la promesa de fusión es tentadora. Si se aprovecha, podría producir energía casi ilimitada y libre de carbono para satisfacer las necesidades de electricidad de la humanidad sin elevar las temperaturas globales y empeorar el cambio climático.

En la conferencia de prensa en Washington, los científicos celebraron.

“Entonces, esto es genial”, dijo Marvin “Marv” Adams, administrador adjunto de programas de defensa de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear.

“El combustible de fusión en la cápsula se exprimió, comenzaron las reacciones de fusión. Todo esto había pasado antes – 100 veces antes – pero la semana pasada, por primera vez, diseñaron este experimento para que el combustible de fusión se mantuviera lo suficientemente caliente, lo suficientemente denso y redondo durante el tiempo suficiente para que se encendiera”, dijo Adams. “Y produjo más energía que la que habían depositado los láseres”.

A continuación, se muestra exactamente qué es la fusión nuclear y algunas de las dificultades para convertirla en la fuente de energía barata y libre de carbono que los científicos esperan que pueda ser.

¿QUÉ ES LA FUSIÓN NUCLEAR?

Mire hacia arriba y está sucediendo justo encima de usted: las reacciones de fusión nuclear alimentan al sol y otras estrellas.

La reacción ocurre cuando dos núcleos livianos se fusionan para formar un solo núcleo más pesado. Debido a que la masa total de ese único núcleo es menor que la masa de los dos núcleos originales, la masa sobrante es energía que se libera en el proceso, según el Departamento de Energía.

En el caso del sol, su intenso calor (millones de grados Celsius) y la presión ejercida por su gravedad permiten que se fusionen átomos que de otro modo se repelerían entre sí.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo cómo ha funcionado la fusión nuclear y han estado tratando de duplicar el proceso en la Tierra desde la década de 1930. Los esfuerzos actuales se centran en fusionar un par de isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, según el Departamento de Energía, que dice que esa combinación particular libera “mucha más energía que la mayoría de las reacciones de fusión” y requiere menos calor para hacerlo.

¿CUÁN VALIOSO PUEDE SER ESTO?

Daniel Kammen, profesor de energía y sociedad en la Universidad de California en Berkeley, dijo que la fusión nuclear ofrece la posibilidad de un combustible “básicamente ilimitado” si la tecnología puede hacerse comercialmente viable. Los elementos necesarios están disponibles en el agua de mar.

También es un proceso que no produce los desechos radiactivos de la fisión nuclear, dijo Kammen.

Cruzar la línea de ganancia de energía neta marca un gran logro, dijo Carolyn Kuranz, profesora de la Universidad de Michigan y física experimental de plasma.

“Por supuesto, ahora la gente está pensando, bueno, ¿cómo vamos a 10 veces más o 100 veces más? Siempre hay un próximo paso”, dijo Kuranz. “Pero creo que esa es una línea clara de, sí, hemos logrado la ignición en el laboratorio”.

¿CÓMO ESTÁN TRATANDO LOS CIENTÍFICOS DE HACER ESTO?

Una forma en que los científicos han tratado de recrear la fusión nuclear implica lo que se llama tokamak, una cámara de vacío en forma de rosquilla que utiliza potentes imanes para convertir el combustible en un plasma sobrecalentado (entre 150 millones y 300 millones de grados Celsius) donde puede ocurrir la fusión.

El laboratorio de Livermore utiliza una técnica diferente: los investigadores disparan un láser de 192 rayos a una pequeña cápsula llena de combustible de deuterio y tritio. El laboratorio informó que una prueba de agosto de 2021 produjo 1,35 megajulios de energía de fusión, aproximadamente el 70 % de la energía disparada al objetivo. El laboratorio dijo que varios experimentos posteriores mostraron resultados decrecientes, pero los investigadores creían que habían identificado formas de mejorar la calidad de la cápsula de combustible y la simetría de los láseres.

¿POR QUÉ LA FUSIÓN ES TAN DIFÍCIL?

Se necesita más que calor y presión extremos. También se necesita precisión. La energía de los láseres debe aplicarse con precisión para contrarrestar la fuerza hacia afuera del combustible de fusión, según Stephanie Diem, profesora de ingeniería física en la Universidad de Wisconsin-Madison.

Y eso es solo para probar que la ganancia de energía neta es posible. Es aún más difícil producir electricidad en una central eléctrica.

Por ejemplo, los láseres del laboratorio solo pueden disparar unas pocas veces al día. Para producir energía de manera viable, tendrían que dispararse rápidamente y las cápsulas tendrían que insertarse varias veces por minuto, o incluso más rápido, dijo Kuranz.

Otro desafío es aumentar la eficiencia, dijo Jeremy Chittenden, profesor del Imperial College de Londres especializado en física del plasma. Los láseres utilizados en Livermore requieren mucha energía eléctrica, y los investigadores deben encontrar una manera de reproducir sus resultados de una manera mucho más rentable, dijo.

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La reportera de Associated Press Maddie Burakoff contribuyó a este despacho.

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