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La fusión fría, o fusión en frío, ha sido objeto de debate desde que se propuso por primera vez en los años 1980. La fusión nuclear consiste en “combinar” (combinar) dos átomos (normalmente isótopos de hidrógeno) para obtener otro átomo de helio (un átomo más pesado).
Esta reacción genera calor (exotérmica). La principal ventaja de una hipotética planta de fisión nuclear es que los elementos que producen esta energía son mucho menos peligrosos que los elementos de las plantas actuales (hidrógeno y helio, que nos rodean a diario). La desventaja: estos átomos de hidrógeno tienen que estar muy juntos para poder combinarse y formar los hermosos e inofensivos átomos de helio (y las grandes cantidades de exceso de energía que realmente se utilizan). Lograr esta proximidad extrema entre átomos requiere altas presiones (y enormes temperaturas), que actualmente sólo pueden lograrse mediante una técnica llamada confinamiento magnético.
El proceso utiliza varios imanes para crear densos haces toroidales de átomos de hidrógeno que los confinan y reducen a un estado de materia conocido como plasma, en el que los protones y los electrones se mueven por separado. El nuevo fluido es el combustible para la fusión nuclear.
Reproduce la fusión de dos átomos de hidrógeno. Fuente: Bing/Alberto Corbi.Bing/Alberto Corbi.
Fusión versus fisión
Hoy en día, las centrales nucleares funcionan mediante el mecanismo físico opuesto: la fisión nuclear. Producen calor destruyendo átomos, principalmente uranio o plutonio (que son muy pesados), en lugar de combinar dos átomos ligeros y utilizar el calor resultante para impulsar una turbina que produce energía. Esta energía térmica se utiliza para gasificar agua en una máquina de vapor convencional, que finalmente genera electricidad a través de una turbina. Además, en las plantas actuales, la generación de calor se mantiene mediante una reacción en cadena que requiere un control estricto de los neutrones que mantienen la reacción. Estos mecanismos de monitorización sirven tanto para ajustar la intensidad de la reacción como para parar el reactor si fuera necesario.
Volviendo al tema de la fusión nuclear, recientemente se han producido importantes avances tecnológicos. Esto implica la fusión a temperaturas y presiones relativamente bajas en comparación con la fusión basada en confinamiento magnético descrita anteriormente.
Centrales nucleares de fisión nuclear versus plantas de fusión. Fuente: Bing/Alberto Corbi
Apuntando a una fusión altamente rentable utilizando jaulas ópticas
Esta nueva técnica utiliza varios láseres para atrapar isótopos de hidrógeno y acercarlos lo suficiente como para lograr la fusión deseada. Esto se llama jaula láser o trampa óptica. En diciembre de 2022, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) demostrará de manera concluyente en una fracción de segundo (determinada por un solo pulso de luz) la energía necesaria para el confinamiento del combustible en un solo experimento anunciado que se había logrado. Esto abre la puerta a la viabilidad práctica de esta tecnología frente a la producida por la propia fusión.
Reproducción de jaula óptica. Fuente: Bing/Alberto Corbi
luces y sombras publicitarias
A pesar de los importantes avances, los investigadores del LLNL señalan que lograr la fusión fría inercial requiere muchos avances científicos y tecnológicos, incluido hacer que la jaula del láser sea tan pequeña que evite las colisiones de partículas. También confesamos que es fácil y asequible. . En la prueba antes mencionada, la energía entregada al isótopo de hidrógeno fue de 2,05 MJ, y el proceso de fusión produjo 3,15 MJ (aproximadamente la misma energía que produciría una batería AA durante poco más de un mes). Entonces el saldo positivo es 1,05 MJ. Este hito sería una noticia aún más alentadora si la jaula pudiera mantenerse durante un período prolongado de tiempo en lugar de un solo pulso.
Hay que tener en cuenta que este logro se logró utilizando el sistema láser más potente del mundo (aproximadamente del tamaño de un estadio de fútbol) y, como se mencionó anteriormente, un pulso electromagnético instantáneo y aislado. Aunque se trata de un comienzo humilde, este experimento podría servir como base para avances futuros y una nueva fuente de energía que sea más limpia y segura que las fuentes de energía actuales (e incluso más pura que la energía limpia o la energía renovable).
Fisión nuclear. Eugenio Bing
Hacia un futuro realista
La necesidad de encontrar nuevas fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente significa que cualquier progreso, por pequeño que sea, en el campo de la fusión fría será celebrado con gran fanfarria. No importa cuán pequeños puedan parecer los pasos, la ciencia avanza de manera constante pero segura, ayudándonos a acercarnos un poco más a nuestro objetivo final.
Aunque Lawrence Livermore no presentó avances hacia el despliegue práctico, sí demostró que la tecnología de fusión fría podría ser posible con mejoras. Que la fusión fría vaya más allá de la experimentación y se convierta en una nueva fuente de energía comercialmente viable dependerá de la mejora de la tecnología y del diseño de nuevas formas de confinamiento láser.
Unidad – muy interesante
Este texto fue escrito conjuntamente por estudiantes y profesores de la Escuela de Ingeniería y Tecnología de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR). Este artículo forma parte de una colaboración entre MuyInteresante y la Licenciatura en Física de UNIR.
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