O Departamento de Enerxía dos Estados Unidos anunciou este martes que os científicos Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) foron quen de producir unha reacción de fusión nuclear que crea unha ganancia neta de enerxía. Trátase dun fito sen precedentes na historia da ciencia e realizado con financiamento principalmente público. Marca un punto de inflexión nunha procura de décadas para desenvolver unha tecnoloxía que proporcione enerxía ilimitada, barata e limpa. Conseguiuse “simular brevemente unha estrela”, resumiu a subsecretaria de Seguridade Nuclear de EE.UU., Jill Hruby. Este avance “entrará nos libros de historia”, resumiu Granholm. “Dito simplemente, é un dos logros científicos máis importantes do século XXI”, engadiu, en presenza de membros do Congreso e o Senado de EEUU.
O obxectivo da investigación da fusión é replicar a reacción nuclear a través da cal se crea enerxía no sol. O gran fito consiste en que, por primeira vez, os científicos gastaron menos enerxía en lograr a fusión de núcleos que aquela investida en producir esa reacción. Os científicos do LLNL gastaron 2,1 megaxulios en desencadear a fusión de núcleos e obtiveron 2,5 megaxulios, sacando unha ganancia neta de 0,4 megaxulios.
Dende o goberno estadounidense falan do “Santo Graal” de enerxía libre de carbono que os científicos levan perseguindo dende a década dos cincuenta. Poden faltar aínda décadas para que chegue o seu uso comercial, pero a administración Biden anunciou que favorecerá o achado cun “investimento masivo” para os vindeiros anos.
“Por primeira vez na historia da física, un dispositivo de fusión nuclear conseguiu a ignición e ganancia de enerxía no laboratorio”
JOSÉ MANUEL PERLADO, presidente do Instituto de Física Nuclear Guillermo Velarde
Canalizáronse enormes cantidades de fondos públicos e privados para a carreira da fusión en todo o mundo, co obxectivo de fabricar maquinaria de fusión que podería traer electricidade á rede sen pegada de carbono, sen refugallos radioactivos e con moitos menos recursos dos que se necesitan para aproveitar a enerxía solar e enerxía eólica. Máis aló dos beneficios climáticos, os promotores din que podería axudar a levar electricidade barata ás partes empobrecidas do mundo.
“Isto significa que por primeira vez na historia da física e da enerxía un dispositivo de fusión nuclear, a través do método de confinamento inercial usando un láser, conseguiu a ignición e ganancia de enerxía no laboratorio“, explica José Manuel Perlado Martín, profesor emérito de Física Nuclear e presidente do Instituto de Física Nuclear Guillermo Velarde (IFN-GV) da Universidade Politécnica Madrid (UPM).
“Trátase dun enorme paso para crer que efectivamente esta pode ser a fonte de alta densidade de enerxía masiva e concentrada que necesita a humanidade”, argumenta Perlado en declaracións recollidas por Science Media Center. “Está claro que queda aínda por percorrer o camiño de facer efectiva esta enerxía extraída da unión dos núcleos do hidróxeno. Pero este logro debería significar que a investigación nos sistemas de iluminación do branco, fabricación das cápsulas combustibles, sistemas da cámara de reacción e materiais adecuados ás condicións desta liña de fusión débense incrementar substancialmente, a diferenza do que veu ocorrendo na Unión Europea”, remata o presidente do Instituto de Física Nuclear Guillermo Velarde.
“A consecución práctica da enerxía de fusión nuclear é un dos grandes desafíos da humanidade do século XXI”
CARLOS HIDALGO, responsable da División Experimental do Laboratorio Nacional de Fusión
SMC España tamén recolle o testemuño de Carlos Hidalgo, responsable da División Experimental do Laboratorio Nacional de Fusión, Centro de Investigacións Enerxéticas, Ambientais e Tecnolóxicas (CIEMAT): “A consecución práctica da enerxía de fusión nuclear é un dos grandes desafíos da humanidade do século XXI. Os resultados experimentais obtidos en National Ignition Facility (NIF) son de gran importancia científica ao conseguir por primeira vez unha amplificación da enerxía de fusión nuclear superior á unidade. Este é un gran fito científico”.
“A comunidade científica internacional traballa en distintas alternativas (confinamento inercial e magnética) con diferente grao de desenvolvemento cara á realización práctica da enerxía de fusión nuclear. O grao de integración da ciencia e a tecnoloxía cara a un reactor de fusión nuclear diferenza os resultados de confinamento magnético (JET-2022) e confinamento inercial (NIF-2022)”, remata o profesor Carlos Hidalgo.
Como é o proceso da fusión nuclear
Segundo o Consello de Seguridade Nuclear do Estado español, a fusión nuclear é unha reacción nuclear na que dous núcleos de átomos lixeiros, en xeral o hidróxeno e os seus isótopos (deuterio e tritio), únense para formar outro núcleo máis pesado, xeralmente liberando partículas no proceso. Estas reaccións poden absorber ou liberar enerxía, segundo se a masa dos núcleos é maior ou menor que a do ferro, respectivamente.
Un exemplo de reaccións de fusión son as que teñen lugar no sol, nas que se produce a fusión de núcleos de hidróxeno para formar helio, liberando no proceso unha gran cantidade de enerxía en forma de radiación electromagnética, que alcanza a superficie terrestre e que percibimos como luz e calor.
Para que teña lugar unha reacción de fusión, é necesario alcanzar altas cotas de enerxía que permitan que os núcleos se aproximen a distancias moi curtas nas que a forza de atracción nuclear supere as forzas de repulsión electrostática. Para iso, débense cumprir os seguintes requisitos:
- Para lograr a enerxía necesaria pódense utilizar aceleradores de partículas ou recorrer ao quecemento a temperaturas moi elevadas. Esta última solución denomínase fusión térmica e consiste en quentar os átomos até lograr unha masa gasosa denominada plasma, composta por electróns libres e átomos altamente ionizados.
- Así mesmo, é necesario garantir o confinamento e control do plasma a altas temperaturas na cavidade dun reactor de fusión o tempo necesario para que se produza a reacción.
- Tamén é necesario lograr unha densidade do plasma suficiente para que os núcleos estean preto uns doutros e poidan dar lugar ás reaccións de fusión.
Con todo, os confinamentos convencionais, como as paredes dunha vasilla, non son factibles debido ás altas temperaturas. Por este motivo, atópanse en desenvolvemento dous métodos de confinamento:
- Fusión por Confinamento Inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que as partículas non teñan case ningunha posibilidade de escapar sen chocar entre si. Para iso impáctase unha pequena esfera composta por deuterio e tritio por un feixe de láser provocando o seu implosión. Así, faise centos de veces máis densa que no seu estado sólido normal permitindo que se produza a reacción de fusión. Actualmente hai reactores de investigación co obxectivo de producir enerxía a través deste proceso.
- Fusión por Confinamento Magnético (FCM): As partículas eléctricamente cargadas do plasma son atrapadas nun espazo reducido pola acción dun campo magnético. O dispositivo máis desenvolvido ten forma toroidal e denomínase Tokamak.
