¡Por fin! Una reacción de fusión ha generado más energía de la que absorbe el combustible

La energía de fusión se ha mostrado particularmente atractiva en los últimos años, ha ido ganando defensores como candidata a energía limpia, segura y sostenible. Sin embargo, presenta algunos desafíos y uno de ellos es producir más energía que la energía absorbida durante el proceso. Ahora tenemos buenas noticias, los físicos de la National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory dicen que, por primera vez, han superado la energía absorbida por el combustible utilizado para desencadenarla, donde la reacción de fusión alcanzó un récord de 1,3 megajulios de energía.

De acuerdo con el Laboratorio Nacional de Fusión (LNF), la reacción de fusión es el proceso mediante el cual dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado. Dependiendo de los elementos que se fusionen, la masa del núcleo resultante puede ser ligeramente inferior a la suma de las masas de los núcleos ligeros y esta diferencia de masa se libera en forma de energía en la reacción. Si realizamos la conversión según la ecuación E = mc² obtenemos mucha energía, por tanto, la fusión nuclear es una forma muy eficiente para generar energía.

El proceso se da naturalmente en el corazón de las estrellas, donde el denominado “confinamiento del plasma” viene dado por la enorme fuerza gravitatoria. En la Tierra los científicos crean algo parecido a una pequeña estrella, la fusión por confinamiento inercial (se consigue comprimiendo una pastilla de combustible mediante láseres). Se parte de una cápsula de combustible, compuesta por deuterio y tritio, isótopos más pesados del hidrógeno. Esta cápsula de combustible se coloca en una cámara de oro hueca del tamaño de la goma de un lápiz llamada hohlraum.

Luego, 192 rayos láser de alta potencia se disparan en el hohlraum, donde se convierten en rayos X. Estos rayos X implosionan la cápsula de combustible, calentándola y comprimiéndola a condiciones comparables a las del centro de una estrella y de esta manera el deuterio y el tritio se fusionan en elementos más pesados en la cápsula de combustible.

El equipo realizó el experimento el 8 de agosto, con el objetivo de lograr la ignición, un punto en el que la energía generada por el proceso de fusión excede la entrada total de energía. Los resultados mostraron un récord de 1,3 megajulios de energía, no es mucho, pero el equipo indicó que la cápsula de combustible absorbió más de cinco veces menos energía de la que generó en el proceso de fusión.

Esto es un enorme logro con respecto a los rendimientos anteriores: ocho veces mayor que los experimentos realizados apenas unos meses antes, y 25 veces mayor que los realizados en 2018. Según el equipo, esta significativa mejora se debe a un minucioso trabajo de perfeccionamiento del experimento, que incluye el diseño del hohlraum y la cápsula, el ajuste de la precisión del láser, nuevas herramientas de diagnóstico y cambios de diseño para aumentar la velocidad de implosión de la cápsula, que transfiere más energía al punto caliente de plasma en el que se produce la fusión.

“Este resultado es un paso histórico para la investigación de la fusión por confinamiento inercial, abriendo un régimen fundamentalmente nuevo para la exploración y el avance de nuestras misiones críticas de seguridad nacional. También es un testimonio de la innovación, el ingenio, el compromiso y la valentía de este equipo y de los muchos investigadores de este campo que durante décadas han perseguido firmemente este objetivo”, dijo en un comunicado Kim Budil, director del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL).

Los físicos de la National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory presentaron sus resultados en la 63ª reunión anual de la División de Física del Plasma de la APS y prepara un artículo para su revisión por pares.