Estados Unidos logra fusión nuclear con ganancia de energía

El experimento se desarrolló en California y es considerado un gran avance científico.

Por ANDRÉS ALBURQUERQUE / Foto: ARCHIVO

La secretaria de Energía de Estados Unidos, Jennifer Granholm, y la subsecretaria de Seguridad Nuclear y Administradora de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA), Jill Hruby, anunciaron que científicos de la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en California, produjeron por primera vez en la historia una fusión nuclear con ganancia neta de energía.

Científicos confirmaron que el experimento superó el umbral de fusión, al entregar 2,05 megajulios (MJ) de energía al objetivo, lo que resultó en 3,15 MJ de salida de energía de fusión, demostrando por primera vez la base científica fundamental para la energía de fusión inercial.

La fusión nuclear se produce cuando se fusionan dos o más núcleos de átomos ligeros en uno más pesado o se presionan átomos de hidrógeno entre sí con tanta fuerza que se combinan para formar helio, lo que libera una enorme cantidad de energía y calor. A diferencia de otras reacciones nucleares, no crea residuos radiactivos.

Por primera vez en un laboratorio, los investigadores fueron capaces de generar más energía a partir de las reacciones de fusión que la utilizada para iniciar el proceso, con una ganancia total de alrededor del 150 por ciento.

“Estados Unidos ha logrado un tremendo avance científico”, dijo Granholm.

En la madrugada del 5 de diciembre los investigadores utilizaron rayos láser para disparar una pequeña pastilla de combustible de hidrógeno. Los rayos láser produjeron 2,05 megajulios de energía, y la pastilla liberó aproximadamente 3,15 megajulios.

Se trata de un hito importante que la ciencia de la fusión lleva más de medio siglo intentando alcanzar.

Un láser de 192 haces dirige una enorme cantidad de calor sobre una pequeña cápsula llena con combustible de deuterio-tritio. El resultado es un entorno supercalentado de plasma, donde puede producirse la fusión.

La energía recogida de los neutrones y las partículas alfa se extrae en forma de calor, y ese calor es la clave para producir energía. El proceso de fusión crea helio y neutrones, que son más ligeros en masa que las partes de las que están hechos originalmente.

Mediante este proceso se genera un plasma que contiene una enorme cantidad de energía. El plasma es un material supercaliente dotado de partículas con carga eléctrica, compuesto por iones positivos (núcleos atómicos) y por electrones que se desplazan libremente. El plasma tiene propiedades únicas que lo distinguen de los sólidos, los líquidos y los gases.

El calor sostenido por el proceso de fusión de los átomos produce esta energía que puede utilizarse para calentar agua, crear vapor y alimentar turbinas para generar energía. Todo ello requiere que la máquina que genera la reacción se caliente mucho. El plasma tiene que alcanzar al menos 150 millones de grados Celsius, 10 veces más caliente que el núcleo del sol.

“En nuestro laboratorio llevamos casi 60 años trabajando en esto. Es un logro increíble del equipo”, afirmó Mark Herrmann, que supervisa el programa NIF en Livermore.

Los investigadores afirman que la energía de fusión podría proporcionar algún día electricidad limpia y segura sin emisiones de gases de efecto invernadero. Pero incluso con este anuncio, científicos independientes creen que ese sueño sigue estando a muchas décadas de distancia.

A menos que se produzca un avance aún mayor, es improbable que la fusión desempeñe un papel importante en la producción de energía antes de las décadas de 2060 o 2070, afirma Tony Roulstone, ingeniero nuclear de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), que ha realizado un análisis económico de la energía de fusión.

“Creo que la ciencia es genial. Pero aún quedan muchos obstáculos de ingeniería. No sabemos realmente cómo sería la central eléctrica”, opina Roulstone sobre el avance.

A ese ritmo, la energía de fusión no llegará lo bastante pronto para el gobierno de Biden, que pretende reducir a cero las emisiones netas de gases de efecto invernadero de Estados Unidos para 2050, un objetivo que, según los expertos, debe cumplirse para evitar los peores efectos del cambio climático.