El 8 de agosto de 2021 los técnicos del experimento NIF (National Ignition Facility) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, situado en California (Estados Unidos), lograron generar 1,3 megajulios durante una ínfima fracción de un segundo. Este resultado fue muy importante en su momento debido a que colocó a la estrategia que aboga por el confinamiento inercial un paso más cerca de la rentabilidad energética.
Y es que el confinamiento magnético utilizado por ITER no es la única forma de llevar a cabo la fusión nuclear. A diferencia de este último, el confinamiento inercial no recurre a un campo magnético de una potencia enorme para confinar el plasma a altísima temperatura en el interior de la cámara de vacío; utiliza una pequeña bola de deuterio y tritio y consigue que implosione súbitamente concentrando sobre ella la energía de una gran cantidad de láseres de alta potencia.
Actualmente el experimento NIF es la referencia mundial en confinamiento inercial, y, a pesar del esfuerzo realizado por los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, se ha topado con un desafío titánico: la dificultad para alcanzar la rentabilidad energética. Pero acaba de superarlo. Y es que dentro de unas horas el Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos anunciará oficialmente que NIF por fin ha generado más energía de la que ha sido necesario invertir en el reactor para ponerlo en marcha.
NIF se apunta un tanto muy importante: ha generado 2,5 megajulios
Los láseres de alta potencia necesarios para desencadenar la implosión súbita de la diminuta bola de combustible utilizada por este reactor de fusión nuclear requieren una energía de 2,1 megajulios. Es muchísima energía. Tanta, de hecho, que hasta ahora el experimento NIF no había logrado entregar más energía de la que consume. El resultado que está a punto de hacer público el DOE está siendo revisado actualmente, pero, si se confirma, y parece que será refrendado, colocará a esta estrategia de fusión nuclear en el punto de mira.
El experimento NIF ha logrado entregar 2,5 megajulios, generando por tanto un beneficio energético neto del 20%
Y es que, como confirma Financial Times, este experimento ha logrado entregar 2,5 megajulios, generando por tanto un beneficio energético neto del 20%. Este hito representa un paso hacia delante muy importante para esta estrategia de obtención de energía mediante fusión, y para ponerlo en contexto y entender por qué es tan relevante podemos recurrir a lo que nos explicó Carlos Alejaldre, el exdirector general del CIEMAT, durante la conversación que mantuvimos con él a mediados del pasado mes de abril.

Este físico español viajó a Estados Unidos cuando acabó la carrera para preparar su tesis, y en ella indagó, precisamente, en la fusión nuclear mediante confinamiento inercial. Años más tarde regresó a España para liderar el grupo de trabajo del CIEMAT responsable del diseño y la construcción del reactor de fusión nuclear de tipo stellarator TJ-II, que aún hoy sigue en funcionamiento en las instalaciones del Laboratorio Nacional de Fusión, en Madrid. Esto es lo que nos contó Carlos:
El confinamiento inercial es muy similar a los explosivos termonucleares, lo que ha provocado que las instituciones que respaldan económicamente esta investigación sean mayoritariamente los departamentos de defensa de los países involucrados en su desarrollo, como Estados Unidos o Francia.
Una de sus ventajas fundamentales es que desde un punto de vista tecnológico el confinamiento inercial es más sencillo que el magnético, pero conlleva el desafío de concentrar de forma simétrica la energía de los láseres sobre la diminuta bola de combustible que aglutina el deuterio y el tritio.
Aun así, el laboratorio Lawrence Livermore parece haber dado con la tecla para obtener buenos resultados. Actualmente están actuando sobre una microbola de combustible cada ocho horas, pero para demostrar la rentabilidad energética del confinamiento inercial es necesario que sean capaces de actuar sobre diez bolas por segundo, y hoy no existe un respaldo tecnológico capaz de hacerlo posible.
Sin embargo, en el ámbito del confinamiento magnético este apoyo tecnológico sí está disponible. No obstante, hay ideas que se apoyan en la estrategia inercial para proponer otros métodos de compresión que podrían llegar a resolver este desafío, pero detrás de ellas están empresas privadas que no publican sus resultados.
Con esta explicación Carlos Alejaldre ha puesto sobre la mesa el principal desafío al que se enfrenta la energía de fusión mediante confinamiento inercial, y no es otro que la actuación muy rápida sobre una gran cantidad de microbolas de combustible. Aún no conocemos los detalles acerca de la estrategia que han puesto a punto los investigadores de NIF para alcanzar la rentabilidad energética, pero esperamos salir de dudas muy pronto. Y cuando lo hagamos, por supuesto, os contaremos cómo lo han hecho.
Imágenes: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore
Vía: Financial Times | POWER
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Kiskillas
Que la fusión es generadora de energía neta ya lo sabemos, no es teoría, lo vemos y lo sentimos cada día en nuestro cuerpo gracias al Sol, una megafactoría de fusión.
En la naturaleza ocurre cuando una descomunal cantidad principalmente de hidrógeno se acumula, y por la propia gravedad la presión en el núcleo se vuelve enorme, y se inician los mecanismos de fusión al que ademas de presión se le unen temperaturas muy altas que retroalimentan el proceso. El resultado lo vemos todos los días, una enorme generación de energía a cambio de convertir átomos ligeros en otros más pesados.
Básicamente cuando la presión y energía (temperatura) son muy altas, la repulsión electromagnética de los átomos que hace que no se puedan juntar ya no es suficiente (aunque solo están mas juntos, aun mantienen su integridad, no están aplastados como en presiones mucho mas altas que no se pueden dar en las estrellas), y la propia presión obliga a electrones, protones y neutrones a juntarse mucho, y además se mueven de forma vertiginosa (hay mucha temperatura/energía) y eso les obliga a aglutinarse de átomos ligeros a mas pesados, y pasar de 1 electrón, a átomos de 2, 3 y mas electrones en un proceso continuo, primero de los mas ligeros, y luego de elementos cada vez mas y mas pesados. Cuanto más pesado es el átomo, mas presión y temperatura son necesarias, pues átomos con más electrones tienen más fuerza electromagnética. Por eso en las estrellas, incluso en las más masivas, el límite de fusión está en el hierro, con número atómico 26. A partir de ahí, ninguna estrella tiene la presión y temperatura suficiente para continuar la fusión, y elementos mas pesados como el oro, se tienen que hacer en astros mucho mas salvajes, como las estrellas de neutrones, y otros procesos muy energéticos.
De modo que sabemos que funciona, y que aporta muchísima energía de forma increíblemente limpia. El problema es que en la Tierra no podemos aplicar la presión gravitatoria que se genera de forma natural en el núcleo de las estrellas, aunque los científicos creen que lo pueden compensar aumentando (y mucho) la temperatura, donde si podemos superar las temperaturas del núcleo de una estrella. No en presión, pero sí en temperatura/energía.
Y en esto están. Buscando ese equilibrio. Esa estabilidad.
Este anuncio de ganancia por primera vez en energía, de comprobarse, nos dice que esa tecnología en concreto parece ir por buen camino. Pero a medida que se vayan acercando a los modelos de producción, irán surgiendo nuevos problemas. Por eso hay varias formas teóricas y tecnológicas de conseguirlo, pero queda mucho por investigar y por hacer. Sabemos que es posible, pero tenemos que aprender cómo.
Yo espero que los primeros productos reales salgan dentro de entre 20 y 40 años. Tal vez lo consigamos en 17, o en 48 años... o tal vez surjan nuevos problemas hoy aun no contemplados (durabilidad, resistencia a terremotos etc) que lo retrasen aun mas...
Pero es una excelente noticia. Parece que avanzamos.
Dan
Aún no nos han dado muchos datos, pero creo que hay que coger esta noticia con pinzas. Hace 25 años el JET conseguía un ratio de 0.67 en calor generado en el plasma / energía introducida para calentar el plasma (Q-plasma) y hace unos 2 años el NIF conseguía una Q-plasma de 0.71... pero esto no tiene en cuenta la enormísima cantidad de energía requerida para el confinamiento magnético, solo la producción de calor frente a la energía inyectada por el láser. Tampoco dice nada de la energía que se puede recuperar de ahí para generar electricidad, que muy muy optimisticamente será del 50%... puede que hayan alcanzado un Q-plasma de 1 con láseres más eficientes, pero la realidad por desgracia es que hoy por hoy (veremos qué dicen en unas horas...) aún no se sabe si esto será técnicamente viable para producir energía eléctrica neta. Veremos en unas horas...
Escepticum
Un nuevo éxito en el camino de la fusión nuclear, enhorabuena.
Una vez más esto deja en evidencia el megaproyecto europeo del ITER como una construcción faraónica que será recordada como un icono del desastre de la política económica y científica europea del siglo XXI: el gobernar al estilo tipo soviet, de yo ordeno esto y la ciencia y la economía y todo dios tienen que hacer lo que yo digo porque yo lo he ordenado.
Cualquier sistema que descarte la innovación, la libertad creativa, que haga verdaderos análisis coste beneficio y se base en la imposición de metas en base a directivas y normas está condenada al fracaso. Y esa es la forma burda de operar de la burrocracia europea. Y lo del ITER tiene pinta que será un fracaso sonado... porque de hecho, como bien dice el artículo, el confinamiento inercial es una alternativa al que plantea el ITER de índole magnética. Así que esto es un sopapo en toda regla para el megaproyecto europeo. Que vayan pensando en aprovechar esas instalaciones para hacer canchas de padel...
Otro tanto adolece la política europea de la "energía renovable" , adoptada masivamente cuando es un despilfarro económico y de recursos sin parangón y que está conduciendo a una crisis energética impensable para países desarrollados en pleno siglo XXI.
El decreto y mando estaba muy bien para el Kremlin de la URSS. Así les fue... y así nos irá.
aar21
Q=0,01
"se requieren entre 300 y 400 megajulios de energía de la red eléctrica para generar los pulsos láser, con lo que en rigor solo ha logrado un Q ~ 0.01, muy lejos del Q = 0.7 del tokamak británico JET"
https://francis.naukas.com/2022/12/13/sobre-la-ignicion-de-la-fusion-en-nif-anunciada-a-bombo-y-platillo/
Usuario desactivado
El punto débil es la conversión de calor a electricidad, de baja eficiencia. La fusión de helio3 genera protones de alta velocidad, que son una corriente eléctrica en sí.
Usuario desactivado
Hace décadas que se consiguió... en las bombas termonucleares. Se produce la fusión de isótopos de hidrógeno y con "beneficio energético positivo". Liberando una enorme energía, creo ;)
Ricardo
El problema con la fusion lo único que hace es generar energía de la misma forma que la fision nuclear y termica, los megajulios de calor generado se utilizan para hervir un tanque lleno de agua para mover una turbina de vapor.
La rentabilidad de este reactor estara limitado por la cantidad de agua a hervir o tamaño de la turbina
Usuario desactivado
Pues yo creo que la clave está en lo que dijo este buen señor (Carlos Alejaldre) en la entrevista del mes de abril publicada en este medio y acertadamente recordada en este artículo:
"... hay ideas que se apoyan en la estrategia inercial para proponer otros métodos de compresión que podrían llegar a resolver este desafío, pero detrás de ellas están empresas privadas que no publican sus resultados."
Es decir, que me parece que hace una década (aproximadamente) que se podía haber demostrado lo que ahora es un hito. Y me parece, también, que tiene mucho que ver con el chorreo de dinero que ha puesto la administración de EEUU para que "aparezcan de repente" estos anuncios.
En temas de energía es como en tantas otras cosas, piensa mal y acertarás. Ojalá esté equivocado, pero falta leer el estudio y ver qué patentes se han acariciado.
TRIX400
En ninguno de los comentarios habeis tenido en cuenta que los "consejeros" de Iberdrola, Endesa y demás peña, jamás consentirían eso, ya que perderían los billetacos que les entran todos los meses ( mode ironic on ).
mmick
Son excelentes noticias pero el problema energético ya se podría terminar en unos pocos años: la mayoría de los países, si no fuese por el lobby energético, podrían colocar paneles solares en todas las casas y edificios y durante el día habría emisiones zero; luego invertir más en las máquinas que producen energía vía corrientes marítimas, sería energía verde gratis todo el día, así como eólica. Por la noche pueden usar la almacenada durante el día (durante el día subir el agua a naciente, baterías usadas de coches, etc etc.) y lo poco que quede, un par de centrales nucleares a nivel europeo.
Porque no lo hacen? Porque buena parte de la energía la produciríamos nosotros y tendría que ser gratis, ya no tendrían mano sobre ella.
encapuchadocobarde
O que sí es asombroso es la capacidad humana de creerle a los farsantes
imf017
Todo esto está muy bien, pero va para largo y necesitamos soluciones ya. Así que, por ahora la mejor apuesta es 80% energía nuclear de fisión y 20% renovables.