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El Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos (AFL) está desarrollando un láser de fluoruro de argón (ArF) que podría convertir algún día la energía de fusión en una tecnología comercial práctica. El láser ultravioleta de gran ancho de banda está diseñado para tener la longitud de onda láser más corta que puede escalar para alimentar una reacción de fusión autosostenida.
Llamar a la energía de fusión una tecnología que cambia el juego es como decir que el fuego podría encontrar un día una aplicación práctica. De hecho, la capacidad de generar energía limpia a partir del hidrógeno en cualquier cantidad deseada y en cualquier escala de tiempo previsible alteraría fundamentalmente la civilización de maneras que no podemos imaginar.
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| El conjunto de lentes láser de Nike enfoca 44 haces de láser de fluoruro de criptón (KrF) sobre objetivos que representan una pequeña porción de una cápsula en implosión. El objetivo del tamaño de un milímetro es visible en la lente central. El láser KrF es similar al ArF pero tiene una longitud de onda algo mayor (248 nm). Los experimentos de Nike permiten avanzar en la física básica para acelerar uniformemente los objetivos a las altas velocidades necesarias para las implosiones de fusión. Crédito: Laboratorio de Investigación Naval |
Los láseres ArF de alta energía requerirán una importante inversión para alcanzar el rendimiento necesario para la fusión y la energía, la tasa de repetición, la precisión y la fiabilidad de mil millones de disparos necesarias para una central eléctrica comercial, señaló Obenschain.
"Nuestro trabajo hasta ahora indica que no hay ningún obstáculo fundamental que impida que un sistema de energía de fusión inercial de accionamiento directo ArF cumpla estos requisitos", dijo Obenschain.
"Las ventajas podrían facilitar el desarrollo de módulos de plantas de energía de fusión de tamaño modesto y menos costosos que funcionen con energías láser inferiores a 1 mega-julio", dijo. "Eso cambiaría drásticamente la opinión actual de que la energía de fusión láser es demasiado cara y las centrales eléctricas demasiado grandes".
"El NRL es el líder mundial en el desarrollo de la tecnología láser de fluoruro de argón de alta energía", dijo el doctor Max Karasik, jefe de la Sección de Física de Objetivos Impulsados por Láser del NRL. "Además, realizamos experimentos para avanzar en los fundamentos físicos de la fusión por láser y simulaciones por ordenador para determinar las configuraciones óptimas para obtener implosiones de alta ganancia con el láser ArF."
La primera fase completaría la ciencia básica y la tecnología del ArF que se está llevando a cabo en el NRL. En la segunda fase, se construiría y probaría una línea de rayos láser de ArF de alta energía a gran escala. En la tercera fase, se construiría una instalación de implosión a partir de veinte o treinta de estas líneas de luz y se utilizaría para demostrar los aumentos de alta energía (>100) necesarios para las aplicaciones de defensa y energía.
El doctor Peter Matic, Director Asociado de Investigación de la Dirección de Ciencia de los Materiales y Tecnología de los Componentes, declaró: "Este trabajo es apasionante. A medida que avancemos, nos gustaría colaborar con otros laboratorios, universidades y el sector privado para avanzar en este enfoque que podría cambiar las reglas del juego y acelerar el progreso en la búsqueda de la fusión por láser."
Fuentes, créditos y referencias:
S. P. Obenschain et al, Direct drive with the argon fluoride laser as a path to high fusion gain with sub-megajoule laser energy, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences (2020). DOI: 10.1098/rsta.2020.0031
Imagen: Crédito: Laboratorio de Investigación Naval