Físicos prueban una extraña esfera nuclear que podría revolucionar la energía de fusión

Germany's Wendelstein 7-X reactor. 

(Nature Communications)

Los físicos prueban una extraña esfera nuclear que podría revolucionar la energía de fusión

Como nada que hayamos visto

Está bien establecido que la fusión nuclear, la reacción que alimenta a nuestro Sol, podría ser la clave para liberar energía limpia e ilimitada aquí en la Tierra.

Pero uno de los mayores desafíos de la ciencia moderna es cómo aprovechar la reacción de fusión para que produzca más energía de la que consume.

Y un nuevo documento afirma haber encontrado la manera de hacerlo.

En lugar de buscar la manera de optimizar los diseños comunes de reactores de fusión, como tokamaks o stellerators, un grupo de físicos probó experimentalmente algunos tipos de reactores novedosos.

Descubrieron que un diseño de esfera de aspecto extraño podría ser la clave para lograr la fusión nuclear neta positiva porque, sorprendentemente, tiene el potencial de generar más energía de la que utiliza.

La diferencia clave, aparte de su forma, es que esta esfera nuclear fusionaría hidrógeno y boro, en lugar de isótopos de hidrógeno como el deuterio y el tritio.

Y usa láseres para calentar el núcleo hasta 200 veces más caliente que el centro del sol.

Si los cálculos del equipo son correctos, el dispositivo reactor de boro de hidrógeno podría construirse y producir una energía neta positiva antes de que cualquiera de los reactores que se están probando actualmente llegue a completarse.

Aún mejor, la reacción de hidrógeno-boro no produce neutrones y, por lo tanto, no crea residuos radiactivos como subproducto.

"Es muy emocionante ver confirmadas estas reacciones en experimentos y simulaciones recientes", dice el investigador principal Heinrich Hora, de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia.

"Creo que esto pone nuestro enfoque por encima de todas las demás tecnologías de energía de fusión.

Las reacciones de fusión toman el enfoque opuesto a las reacciones de fisión nuclear en las que dependemos hoy en día para nuestra energía nuclear: en lugar de dividir átomos, se combinan o se fusionan.

Es similar a las reacciones que alimentan al Sol, ya que los núcleos más livianos se fusionan para construir otros más pesados ​​con la ayuda de temperaturas y presiones increíbles.

Por muy bueno que suene en teoría, está demostrando ser muy difícil de aprovechar en la práctica. Los últimos dos años han sido récord para los reactores de fusión en todo el mundo, con Alemania encendiendo su muy publicitado reactor estellerador Wendelstein 7-X.

Pero a pesar de todos nuestros avances, no estamos mucho más cerca de crear una fusión nuclear neta positiva.

En pocas palabras, eso se debe a que estas máquinas consumen mucha energía para generar plasma.

De hecho, Wendelstein 7-X ni siquiera tiene la intención de generar cantidades utilizables de energía, nunca.

Es solo una prueba de concepto.

Pero durante años, Hora y su equipo han estado trabajando en diseños alternativos.

Y en este estudio, los probaron experimentalmente, así como a través de simulaciones.

Su reactor de boro-hidrógeno funciona al provocar una reacción de fusión de "avalancha" desde un rayo láser que contiene un billón de vatios de energía en solo una billonésima de segundo.

Puedes ver cómo se vería a continuación.

Diagram showing a hydrogen-boron reaction. (UNSW)

Las últimas pruebas colocan el enfoque del boro de hidrógeno por encima de otras tecnologías similares, incluida la fusión de deuterio y tritio, que se está explorando en la Instalación Nacional de Ignición en los Estados Unidos (y también tiene el inconveniente de producir desechos radiactivos).

El equipo también elaboró ​​una hoja de ruta para un mayor desarrollo de la fusión hidrógeno-boro.

Las mejores noticias? Si las investigaciones futuras no revelan ningún obstáculo de ingeniería importante para este enfoque, los científicos estiman que se podría construir un reactor prototipo en una década.

Si bien quedan muchos desafíos para optimizar las reacciones necesarias y mantenerlos lo suficientemente estables como para generar electricidad, si se puede hacer que esta nueva técnica de fusión funcione, los beneficios podrían ser enormes.

"Los combustibles y los residuos son seguros, el reactor no necesitará un intercambiador de calor y un generador de turbina de vapor, y los láser que necesitamos se pueden comprar en el estante", dice Warren McKenzie, director gerente de HB 11, que posee las patentes de la nueva tecnología.

La investigación ha sido publicada en Laser y Particle Beams.

DAVID NIELD
sciencealert.com

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