Los científicos han logrado la fusión nuclear autosostenible… pero ahora no pueden replicarla: ScienceAlert

Los científicos confirmaron que el año pasado, por primera vez en el laboratorio, lograron una reacción de fusión que se autoperpetúa (en lugar de desvanecerse), acercándonos a replicar la reacción química que alimenta al sol.

Sin embargo, no están exactamente seguros de cómo recrear el experimento.

Fusión nuclear ocurre cuando dos átomos se combinan para crear un átomo más pesado, liberando una enorme explosión de energía en el proceso.

Es un proceso que se encuentra a menudo en la naturaleza, pero es muy difícil de replicar en el laboratorio porque necesita un entorno de alta energía para mantener viva la reacción.

El sol genera energía utilizando la fusión nuclear, rompiendo los átomos de hidrógeno para crear helio.

Supernovas – soles en explosión – también explotar la fusión nuclear por sus fuegos artificiales cósmicos. El poder de estas reacciones es lo que crea moléculas más pesadas como el hierro.

Sin embargo, en los entornos creados por el hombre aquí en la Tierra, el calor y la energía tienden a escapar a través de mecanismos de enfriamiento como los rayos X y la conducción de calor.

Para hacer de la fusión nuclear una fuente viable de energía para los humanos, los científicos primero deben lograr algo llamado «encendido», en el que los mecanismos de autocalentamiento superen toda pérdida de energía.

Una vez que se logra la ignición, la reacción de fusión es autoalimentada.

En 1955, el físico John Lawson creó el conjunto de criterios, ahora conocidos como «criterios de ignición similares a Lawson», para ayudar a reconocer cuándo ocurrió esta ignición.

La ignición de las reacciones nucleares suele ocurrir en entornos extremadamente intensos, como las supernovas o las armas nucleares.

Investigadores del Centro Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California han pasado más de una década perfeccionando su técnica y han ahora confirmado que el experimento fundamental realizado el 8 de agosto de 2021, de hecho, produjo el primer encendido exitoso de una reacción de fusión nuclear.

En un análisis reciente, el experimento de 2021 se juzgó en función de nueve versiones diferentes del criterio de Lawson.

«Esta es la primera vez que superamos el criterio de Lawson en el laboratorio», dijo la física nuclear Annie Kritcher a la Instalación Nacional de Ignición. Científico nuevo.

Para lograr este efecto, el equipo colocó una cápsula de combustible de tritio-deuterio en el centro de una cámara de uranio empobrecido recubierta de oro y disparó 192 láseres de alta energía para crear un baño de rayos X intensos.

El ambiente intenso generado por las ondas de choque dirigidas hacia el interior creó una reacción de fusión autosostenida.

En estas condiciones, los átomos de hidrógeno se han fusionado, liberando 1,3 megajulios de energía por cada 100 billonésimas de segundo, o 10 cuatrillones de vatios de potencia.

Durante el año pasado, los investigadores han estado tratando de replicar el resultado cuatro experimentos similarespero solo logró producir la mitad del rendimiento energético producido en el experimento inicial que batió récords.

La ignición es muy sensible a pequeños cambios apenas perceptibles, como las diferencias en la estructura de cada cápsula y la intensidad de los láseres, explica Kritcher.

“Si se parte de un punto de partida microscópicamente peor, se refleja en una diferencia mucho mayor en el rendimiento energético final”, Él dice El físico de plasma Jeremy Chittenden del Imperial College London. «El experimento del 8 de agosto fue el mejor escenario».

El equipo ahora quiere determinar qué se necesita exactamente para lograr la ignición y cómo hacer que el experimento sea más resistente a pequeños errores. Sin este conocimiento, el proceso no puede ampliarse para crear reactores de fusión que puedan alimentar ciudades, que es el objetivo final de este tipo de investigación.

«No querrá estar en una posición en la que tenga que obtener absolutamente todo de la manera correcta para encenderlo», dice Chittenden.

Este artículo fue publicado en Cartas de revisión física.