El Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) y la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) anunciaron ayer el logro de la ignición por fusión en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), un gran avance científico que lleva décadas en desarrollo y allanará el camino para adelantos en la defensa nacional y el futuro de la energía limpia.
El 5 de diciembre pasado, un equipo de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del LLNL llevó a cabo el primer experimento de fusión controlada de la historia para alcanzar este hito, también conocido como punto de equilibrio energético científico, lo que significa que produjo más energía a partir de la fusión que la energía láser utilizada para impulsarla.
Este logro histórico, primero en su tipo, brindará una capacidad sin precedentes para respaldar el Programa de administración de existencias de la NNSA y ofrecerá conocimientos invaluables sobre las perspectivas de la energía de fusión limpia, que cambiaría las reglas del juego para los esfuerzos por lograr el objetivo del presidente Biden de una red de economía cero carbono.
“Este es un logro histórico para los investigadores y el personal de la Instalación Nacional de Ignición que han dedicado sus carreras a hacer realidad la ignición por fusión, y este hito sin duda generará aún más descubrimientos”, dijo la secretaria de Energía de EE. UU., Jennifer M. Granholm.
“La Administración Biden-Harris se compromete a apoyar a nuestros científicos de clase mundial, como el equipo de NIF, cuyo trabajo nos ayudará a resolver los problemas más complejos y apremiantes de la humanidad, como proporcionar energía limpia para combatir el cambio climático y mantener una disuasión nuclear sin energía nuclear", agregó.
“Hemos tenido una comprensión teórica de la fusión durante más de un siglo, pero el viaje de saber a hacer puede ser largo y arduo. El hito de hoy muestra lo que podemos hacer con perseverancia”, dijo la Dra. Arati Prabhakar, asesora principal del presidente para ciencia y tecnología y directora de la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca.
“El lunes 5 de diciembre de 2022 fue un día histórico en la ciencia gracias a las personas increíbles en Livermore Lab y National Ignition Facility. Al lograr este avance, han abierto un nuevo capítulo en el Programa de administración de existencias de la NNSA”, dijo la administradora de la NNSA, Jill Hruby.
Ciencia visionaria
“Me gustaría agradecer a los miembros del Congreso que han apoyado el Centro Nacional de Ignición porque su creencia en la promesa de una ciencia visionaria ha sido fundamental para nuestra misión. Nuestro equipo de los laboratorios nacionales del DOE y nuestros socios internacionales nos han demostrado el poder de la colaboración”, agregó.
“La búsqueda de la ignición por fusión en el laboratorio es uno de los desafíos científicos más importantes jamás abordados por la humanidad, y lograrlo es un triunfo de la ciencia, la ingeniería y, sobre todo, de las personas”, dijo, por su parte, el director del LLNL, el Dr. Kim Budil.
Añadió que “cruzar este umbral es la visión que ha impulsado 60 años de búsqueda dedicada: un proceso continuo de aprendizaje, desarrollo, expansión del conocimiento y la capacidad, y luego encontrar formas de superar los nuevos desafíos que surgieron. Estos son los problemas para los que se crearon los laboratorios nacionales de los Estados Unidos”.
“Este asombroso avance científico nos coloca en el precipicio de un futuro que ya no depende de los combustibles fósiles, sino que funciona con nueva energía de fusión limpia”, dijo el líder de la mayoría del Senado de EE.UU., Charles Schumer.
“Hacer realidad este futuro mundo de energía limpia requerirá que nuestros físicos, trabajadores innovadores y las mentes más brillantes de nuestras instituciones financiadas por el DOE, incluido el Rochester Laser Lab, dupliquen su trabajo de vanguardia. Es por eso que también me enorgullece anunciar hoy que ayudé a obtener la autorización más alta de más de US$624 millones este año en la Ley de Autorización de Defensa Nacional para el programa ICF para aprovechar este increíble avance”, indicó.
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Un proceso largo
El experimento de LLNL superó el umbral de fusión al entregar 2,05 megajulios (MJ) de energía al objetivo, lo que resultó en 3,15 MJ de producción de energía de fusión, demostrando por primera vez una base científica fundamental para la energía de fusión inercial (IFE). Todavía se necesitan muchos desarrollos científicos y tecnológicos avanzados para lograr un IFE simple y asequible para alimentar hogares y negocios, y el DOE actualmente está reiniciando un programa IFE coordinado y de base amplia en los Estados Unidos. Combinado con la inversión del sector privado, existe un gran impulso para lograr un rápido progreso hacia la comercialización de la fusión.
La fusión es el proceso por el cual dos núcleos ligeros se combinan para formar un solo núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía. En la década de 1960, un grupo de científicos pioneros en LLNL planteó la hipótesis de que los láseres podrían usarse para inducir la fusión en un entorno de laboratorio. Dirigida por el físico John Nuckolls, quien luego se desempeñó como director de LLNL de 1988 a 1994, esta idea revolucionaria se convirtió en fusión por confinamiento inercial, dando inicio a más de 60 años de investigación y desarrollo en láseres, óptica, diagnóstico, fabricación de objetivos, modelado y simulación por computadora, y diseño experimental.
Para seguir este concepto, LLNL construyó una serie de sistemas láser cada vez más potentes, lo que condujo a la creación de NIF, el sistema láser más grande y energético del mundo. NIF, ubicado en LLNL en Livermore, California, es del tamaño de un estadio deportivo y utiliza potentes rayos láser para crear temperaturas y presiones como las que se encuentran en los núcleos de estrellas y planetas gigantes, y dentro de las armas nucleares que explotan.
Lograr la ignición fue posible gracias a la dedicación de los empleados de LLNL, así como a innumerables colaboradores en el Laboratorio Nacional de Los Álamos del DOE, los Laboratorios Nacionales de Sandia y el Sitio de Seguridad Nacional de Nevada; atómica general; instituciones académicas, incluido el Laboratorio de Energía Láser de la Universidad de Rochester, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de California, Berkeley y la Universidad de Princeton; socios internacionales, incluidos el Establecimiento de Armas Atómicas del Reino Unido y la Comisión de Energía Atómica y Energías Alternativas de Francia; y partes interesadas en el DOE y la NNSA y en el Congreso.
¿Qué es la fusión nuclear?
Desde hace décadas, los científicos buscan generar energía con este mecanismo, que tiene varias ventajas: no genera CO2, produce menos desechos radiactivos que la energía nuclear conocida hasta ahora y no conlleva riesgos de accidentes.
La fusión difiere de la fisión nuclear, la técnica utilizada actualmente en las centrales nucleares, que consiste en romper las uniones de núcleos atómicos para liberar energía.
La fusión es el proceso inverso: implica fusionar dos núcleos livianos (de hidrógeno por ejemplo), para crear uno pesado (de helio), y eso también libera energía.
Es el proceso que se produce en estrellas como el Sol.
"Controlar la fuente de energía de las estrellas es el mayor desafío tecnológico de la humanidad", escribió en Twitter el físico Arthur Turrell, autor del libro "The Star Builders".
La fusión solo es posible calentando materiales a temperaturas extremadamente altas, de más de 100 millones de grados celsius.
"Hay que encontrar mecanismos para aislar esa materia extremadamente caliente de todo lo que podría enfriarla", explicó a la AFP Erik Lefebvre, jefe de proyecto de la Comisión de Energía Atómica (CEA) de Francia.
Desde hace décadas, los científicos buscan lograr que la energía producida por la fusión nuclear supere a la utilizada para provocar la reacción.