La Fusión Nuclear Es Una Posibilidad Real, Sugieren Nuevos Modelos

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Las nuevas simulaciones por computadora revelan que un nuevo método de fusión nuclear puede superar el punto de equilibrio de la producción de energía, lo que sugiere que la fusión nuclear es una posibilidad práctica.

Si los nuevos simulacros de computadora se desarrollan en el mundo real, la fusión nuclear, la fuente de energía que hace brillar a las estrellas, puede ser una posibilidad práctica aquí en la Tierra, dicen los científicos.

Las simulaciones en los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México revelaron un reactor de fusión que supera el punto de "punto de equilibrio" de la entrada de energía en comparación con la salida de energía, lo que indica una reacción de fusión autosostenida. (Esto no infringe ninguna ley de la física por la misma razón que el inicio de un incendio con un combate no lo hace).

Se necesitan temperaturas y presiones extremadamente altas para provocar la fusión nuclear, un proceso en el cual los núcleos atómicos, los protones y los neutrones de los átomos, se fusionan literalmente para crear un elemento más pesado. Y si las condiciones son correctas, esa fusión puede liberar enormes cantidades de energía.

Los resultados del nuevo estudio tienen aplicaciones en pruebas de armas (es factible probar los efectos de las armas nucleares en el laboratorio, pero no en el mundo real) y para obtener energía limpia, ya que el experimento se basó en el deuterio, que podría extraerse del agua de mar..

En las estrellas, la masa de hidrógeno es tan grande que su propia gravedad mantiene al hidrógeno y al helio en el centro en un área pequeña, y las temperaturas son de millones de grados. Esencialmente, el plasma (gas que ha tenido sus átomos despojados de electrones) está confinado para siempre, y los protones no pueden escapar y tomar su energía con ellos. Entonces, el hidrógeno se fusiona con el helio, produciendo mucha energía en forma de luz y calor.

Pero eso es mucho más difícil de hacer en un laboratorio. Durante años, los científicos e ingenieros han estado buscando formas de confinar el plasma que está tan caliente que derretiría las paredes de cualquier contenedor y obligaría a los átomos a unirse para fusionarlos.

Fusión inercial

En Sandia, están probando un método llamado fusión magnetizada por inercia, en el que se utilizan dos bobinas para generar un campo magnético. En lugar de un contenedor sólido, este campo magnético limita el plasma.

Un cilindro de metal, que recubre el interior de cada una de las bobinas, tiene un revestimiento interno de deuterio y tritio (isótopos de hidrógeno, el primero con un único neutrón adicional y el segundo con dos). El revestimiento metálico se precalienta con un láser y luego se golpea con una corriente de decenas de millones de amperios. [Video: Fusión nuclear en el laboratorio]

Esa corriente vaporiza el revestimiento, pero antes de hacerlo, genera un campo magnético muy fuerte ubicado dentro del de las bobinas. Como tal, el campo magnético externo aprieta el revestimiento con tanta fuerza que se encoge a una pequeña fracción de su tamaño original. Esa fuerza de trituración es suficiente para que los átomos de deuterio y tritio se confinen el tiempo suficiente para fundirse en helio, liberando un neutrón y algo de energía extra.

El método, que es diferente de la controversial fusión fría en que las temperaturas son muy superiores a la temperatura ambiente, fue propuesto por primera vez por los investigadores de Sandia Stephen Slutz y Roger Vesey en diciembre; Publicaron su trabajo en la revista Physical Review Letters.

En sus simulaciones por computadora, la salida fue 100 veces mayor que la de 60 millones de amperios colocados en el sistema. La salida aumentó a medida que aumentó la corriente: 1,000 veces la potencia de entrada se alcanzó desde un pulso de entrada de 70 millones de amperios.

Pruebas del mundo real

Incluso en Sandia, no hay una máquina que pueda generar un pulso tan enorme de energía. La máquina Z, un potente generador de rayos X, puede alcanzar unos 26 millones de amperios. Sin embargo, eso podría ser suficiente para probar que el concepto funciona al alcanzar el punto de equilibrio, donde la energía puesta en la reacción es la misma que la que sale.

Los científicos de Sandia están probando los diferentes componentes de la nueva máquina; En este momento, están trabajando en las bobinas, pero dicen que se debe realizar una prueba a gran escala en 2013.

El portavoz de Sandia, Neal Singer, señaló que uno de los propósitos de este trabajo es estudiar los efectos de las explosiones nucleares sin explotar una bomba. En la actualidad, Estados Unidos acata una moratoria sobre los ensayos nucleares subterráneos. Pero probar las ojivas de alguna manera es esencial porque la reserva nuclear está envejeciendo. Ser capaz de crear reacciones de fusión en un entorno de laboratorio contribuirá en gran medida a que las explosiones nucleares sean innecesarias. [Las 10 explosiones más grandes jamás]

Por supuesto, todavía no se sabe si la reacción funcionará como esperan los investigadores. Las inestabilidades que aparecen en los campos magnéticos que contienen el plasma, por ejemplo, han sido un obstáculo para el funcionamiento de las centrales eléctricas de fusión. Esas inestabilidades permiten que el plasma se escape, por lo que no se fusiona. Pero el trabajo en Sandia es un paso en la dirección correcta, dijo Stephen O. Dean, presidente de Fusion Power Associates, un grupo de defensa que ha impulsado el desarrollo de la energía de fusión.

"Están trabajando a una densidad más alta que otros experimentos de fusión", dijo Dean a WordsSideKick.com. "Así que hay más física clásica... se entiende mejor". Dijo que otros enfoques, como el uso de láseres para forzar los núcleos de deuterio, producen interacciones que no se han estudiado tan ampliamente.

Si bien este trabajo es aparentemente para probar armas, Singer reconoció su aplicación a la generación de energía, y que sería un gran paso.

Dean fue más enfático. "Aunque es un programa de armas, [el poder] está en el fondo de la mente de todos", dijo.


Suplemento De Vídeo: Real Arc Reactor (ionized plasma generator).




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