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| Vista a través de los amplificadores de disco de 20 cm del láser OMEGA en el Laboratory for Laser Energetics. En un experimento de prueba de principio a escala reducida, los investigadores de Rochester utilizaron el láser para demostrar un paso fundamental del concepto de carcasa dinámica. (Fotografía de la Universidad de Rochester / J. Adam Fenster) |
La fusión se considera desde hace tiempo la fuente de energía definitiva por su potencial para ser segura, limpia, asequible y fiable. La fusión reproduce el mismo proceso que impulsa el sol. Desde principios de la década de 1960, los investigadores han estudiado la posibilidad de comprimir material termonuclear con potentes láseres durante un tiempo suficiente y a una temperatura lo bastante alta como para provocar la ignición, es decir, el momento en que la energía producida por la fusión inercial es mayor que la energía suministrada al objetivo.
Los científicos lograron la ignición en la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en diciembre de 2022. Sin embargo, aún quedan muchos obstáculos por superar antes de que la energía de fusión sea técnica y económicamente viable para su producción y uso generalizados.
Investigadores del Laboratorio de Energía Láser (LLE) de la Universidad de Rochester han demostrado experimentalmente por primera vez un método denominado formación dinámica de envolturas, que puede ayudar a alcanzar el objetivo de crear una central de fusión.
Igor Igumenshchev, científico titular del LLE, declaró: "Este experimento ha demostrado la viabilidad de un innovador concepto de blanco adecuado para la producción en masa y asequible de energía de fusión inercial".
En el método tradicional de generación de energía de fusión inercial, se congela un blanco formado por una modesta cantidad de combustible de hidrógeno -en forma de los isótopos de hidrógeno deuterio y tritio- en una envoltura esférica. A continuación, el combustible central se calienta a presiones y temperaturas extremadamente altas sometiéndolo a un ataque láser. Cuando se dan estas circunstancias, la cáscara estalla en llamas y experimenta la fusión.
La enorme producción de energía del proceso podría alimentar una central eléctrica sin emisiones de carbono. Sin embargo, una hipotética central de fusión necesitaría casi un millón de blancos diarios. En la actualidad, la fabricación de blancos requiere un procedimiento de preparación por congelación, que es caro y requiere mucho tiempo.
Una técnica alternativa consiste en inyectar una gota líquida de deuterio y tritio en una cápsula de espuma. Los impulsos láser hacen que la cápsula se transforme en una envoltura esférica antes de implosionar, colapsarse y encenderse. Como se utilizan blancos líquidos, la construcción dinámica de la cáscara no requiere la costosa estratificación criogénica que exigen las técnicas tradicionales de producción de energía de fusión inercial. Estos blancos también serán más sencillos de conseguir.
Goncharov introdujo inicialmente la creación de cáscaras dinámicas en un estudio publicado en 2020, pero aún era necesario realizar experimentos para respaldar la teoría. Igumenshchev, Goncharov y sus colegas demostraron un paso crucial en el concepto de cáscara dinámica en un experimento de prueba de concepto a escala reducida en el que se utilizó el láser OMEGA del LLE para dar forma a una esfera de espuma de plástico y convertirla en una cáscara con la misma densidad que el combustible líquido de deuterio-tritio.
En futuros estudios se necesitarán láseres con pulsos más largos e intensos para generar la fusión mediante la técnica de formación dinámica de cáscaras. Aun así, el experimento actual implica que la formación dinámica de envolturas podría ser posible como vía hacia reactores de energía de fusión más realistas.
Igumenshchev afirma: "La combinación de este concepto de blanco con un sistema láser de gran eficacia que se está desarrollando actualmente en el LLE proporcionará una vía muy atractiva hacia la energía de fusión."
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