El ‘pequeño sol’ está cada vez más cerca con el gran avance en la energía de fusión

Transcurrió casi medio siglo desde la creación de la teoría de la fusión y los científicos consiguieron resultados significativos en una instalación creada para mantener la capacidad nuclear de EEUU. Mientras tanto, Rusia se prepara para lanzar una instalación similar que será mucho más potente que su homóloga extranjera.

La energía de fusión es un intento de recrear un pequeño sol en condiciones terrestres.

El tamaño y la gravedad interna de la estrella hacen posible la fusión de protones de hidrógeno, lo que da lugar a la liberación de helio. Para reproducirlo en la Tierra, es necesario calentar fuertemente la materia (a temperaturas muy superiores a las del Sol) o comprimirla.

Los isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio (D-T) son la forma más eficaz de hacerlo. La tarea principal es conseguir que la energía liberada sea mayor que la gastada en calentarlo. Esto es lo que los físicos llaman ignición, tras la cual se inicia la combustión, un proceso autosostenido. La ignición por fusión se intentó conseguir de varias maneras. Entre ellas se encuentra el tokamak, una cámara en forma de rosquilla en la que un campo magnético mantiene un plasma de deuterio-tritio al rojo vivo.

Instalación experimental mejorada tokamak T - 15 MD - Sputnik Mundo, 1920, 16.12.2022

Instalación experimental mejorada tokamak T-15 MD © Sputnik / Дмитрий Астахов

Un antes y después de termodinámica

El Centro Nacional de Ignición (NIF) de EEUU es una instalación de doble uso que tiene sus raíces en el Proyecto Manhattan. Prueba los componentes de las armas nucleares y, como su nombre indica, pretende iniciar la fusión. El complejo tiene el tamaño de un estadio. Los láseres ocupan hangares enteros, con 192 emisores conectados a una cámara de 10 metros de largo y dirigidos a lo que se conoce como holraum: un cilindro hueco de oro que contiene una diminuta cápsula D-T. Los láseres calientan rápidamente las paredes del holraum, se aplican rayos X a la cápsula y el guisante colapsa dinámicamente. Las temperaturas y presiones son similares a las de los núcleos de estrellas y planetas gigantes, así como a las de la explosión de armas nucleares.

El NIF tenía previsto lograr la ignición ya en 2012. Sin embargo, la energía liberada fue 10 veces menor que la consumida. Solo en 2017, lograron los primeros éxitos. Por último, el 5 de diciembre de 2022, obtuvieron 3,15 MJ, habiendo gastado solo 2,05 MJ. Tras unos días de comprobaciones, el 13 de diciembre confirmaron oficialmente.

«La historia de la termodinámica se ha dividido en épocas: antes y después de este experimento», subraya Andréi Kuznetsov, director del Instituto de tecnologías láser y plasma de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI.

Las centrales de fusión comerciales están aún muy lejos. La eficiencia de la NIF es extremadamente baja, ya que tenía la tarea científica de confirmar los cálculos de los teóricos. Se espera que el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), que se construye en Francia con la participación de Rusia y otros países, acerque a la humanidad a la aplicación industrial de la fusión. Ahí esperan obtener mayores resultados a escala industrial.

El logro de la NIF es un gran éxito para toda la industria de la fusión, ya que se ha demostrado que es prometedora, independientemente del tipo de central, aseguró Leonid Jímchenko, director adjunto del Centro ITER para cuestiones técnicas.

Mientras tanto, Rusia tiene un homólogo del NIF, y mucho más potente. La instalación láser UFL-2M para experimentos controlados de fusión termonuclear se está preparando para su puesta en marcha en el Centro Nuclear de Sarov. El aporte total de energía al objetivo alcanza los 4,6 MJ.

Construcción de ITER en Francia - Sputnik Mundo, 1920, 16.12.2022

Construcción de ITER en Francia © Foto : ITER

Sin embargo, las centrales eléctricas en el ‘pequeño sol’ no son el único objetivo potencial de las plantas de fusión. Al mismo tiempo, son fuentes de neutrones que pueden utilizarse en la generación híbrida de energía. Se sabe que la extracción de material para centrales nucleares a partir de mineral de uranio genera y acumula grandes cantidades de residuos radiactivos débiles: uranio-238. Sin embargo, bajo un flujo de neutrones se convierte en plutonio, y este ya es combustible nuclear. Solo en Rusia las reservas de uranio-238 acumuladas permitirán su funcionamiento durante cientos o incluso miles de años.

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