La consecución de la fusión nuclear es un trabajo que requiere mucho esfuerzo y paciencia. Según se avanza surgen nuevos retos que los científicos han de tratar de solucionar
Desde la década de los años 40 del siglo pasado, el hombre ha hecho uso de la fisión nuclear. Primero con reacciones nucleares en cadena descontroladas en las bombas atómicas desarrolladas por el proyecto Manhattan en el Laboratorio Nacional Los Álamos. Posteriormente por medio de centrales nucleares para la producción energética para uso civil.
Debido entre otras cosas a los importantes problemas derivados de la radiactividad originada por la producción de energía a partir de la fisión nuclear, la comunidad científica internacional lleva décadas trabajando para conseguir la ansiada fusión nuclear. La fusión nuclear es el mismo proceso que tiene lugar en el interior del sol y que, una vez conseguida, nos permitiría generar energía de una manera limpia y barata.
Dos métodos diferentes para conseguir la fusión nuclear
Existen en la actualidad dos proyectos internacionales principales que buscan alcanzar la fusión nuclear. Por un lado está el ITER que busca obtener energía a partir del método de confinamiento magnético; por otro lado está el NIF que está basado en el método de confinamiento inercial. El ITER, ubicado en la localidad francesa de Cadarache, entrará previsiblemente en pleno funcionamiento en el año 2027, por lo que aún queda para obtener los primeros resultados positivos del experimento. Por su parte el NIF (National Ignition Facility) del laboratorio Nacional Lawrance Ilvermore en California, es en parte un proyecto militar, que a ha entrado en funcionamiento y generado interesantes avances.
En febrero de este año conocimos que habían logrado producir más energía que la aportada a partir de la fusión nuclear. Los investigadores dispararon los 192 rayos láser de alta potencia que forman la cámara del experimento y que tiene el tamaño de un campo de fútbol. Durante los pocos nanosegundos que duró el experimento, los 1,8 megajulios que producen los rayos láser incidieron sobre una diminuta cápsula, llamada hohlraum, donde está confinado el combustible. El hohraum se fundió y provocó la implosión de una esfera de plástico que estaba en su interior y que contenía 0,17 miligramos de deuterio y tritio de helio congelados. En las condiciones de presión y temperatura, 50 millones de °C, alcanzados en esta prueba, similar a lo que ocurre en una estrella, se produce la buscada fusión nuclear de estos elementos generando energía.
El principal problema que se encuentran los científicos que trabajan con el método del confinamiento inercial es que el combustible de la cápsula no se distribuye simétricamente y cuando se produce la implosión del núcleo esta no lo hace en forma de esfera, sino de donut. Para conseguirlo, lo que hacen es regular la intensidad de cada uno de los 192 rayos láser de manera que en función de la densidad de material en cada lado de la cápsula reciba una cantidad de energía determinada.
Sin embargo, aunque se ha repetido el experimento con éxito y obtenenido energía neta, aún no se ha llegado a conseguir la ignición del proceso, es decir, que el calor de la reacción sea suficiente para mantener la reacción. Se ha llegado a producir más energía que la que llegó al combustible, pero la mayor parte de la energía dedicada al experimento fue absorbida por la cápsula.
Campos magnéticos creados por haces de láser
Un reciente descubrimiento de investigadores de las Universidades de Michigan y Princeton sobre el comportamiento de los campos magnéticos entre dos rayos láser cercanos podría solucionar el problema del calentamiento irregular del combustible.
Cuando el láser incide en el metal del cilindro, parte de la superficie se convierte en plasma, una «sopa» de electrones y núcleos atómicos que se mueven libremente. El láser y el calor mueven los electrones creando un campo magnético alrededor del punto donde incide el láser y que en teoría impide a los electrones desplazarse de las áreas calientes a las frías.
Los investigadores de la Universidad de Michigan han descubierto que cuando hay dos puntos de incidencia de láseres extremadamente cercanos, los electrones crean un corredor uniendo ambos campos magnéticos.
Como indica Archis Joglekar, doctorando en Ingeniería Nuclear y Ciencias Radiológicas “ahora hay un claro camino para que los electrones se desplacen hacia la región fría”. A partir de este descubrimiento, los científicos podrán regular los haces de manera que calienten de una manera más regular el cilindro o hohraum.
Además, sabiendo cómo el flujo de partículas cargadas y calientes en el sol empuja los campos magnéticos a su alrededor, esto podría inspirar nuevas teorías acerca de cómo se producen las erupciones solares.
