Gran avance en la fusión por confinamiento inercial mediante láser en el NIF

Dibujo20131008 hohlraum - target - inertial conf fusion - nif - llnl - gov

Me enteré el 4 de octubre en San Sebastián/Donostia gracias a tres tuits de Sergio Palacios (@Pr3cog) “No sé cuántos entenderéis esta noticia, pero en la madrugada del pasado sábado el NIF logró por primera vez el scientific breakeven. Eso significa que por primera vez la energía obtenida de la fusión nuclear supera a la energía consumida para generarla. En conclusión: una noticia excelente para quienes aún creemos que los reactores nucleares de fusión serán una realidad en el futuro…” Pido perdón porque no me hice eco de esta gran noticia  ya que estaba liado en el evento Naukas Quantum 2013. Sergio trabaja en la simulación por ordenador de los materiales de contención en los reactores de fusión y tiene información privilegiada. Ahora ya no lo es. Paul Rincon se ha hecho eco de esta noticia en BBC News (tuit de Sergio), “Nuclear fusion milestone passed at US lab,” 7 oct 2013.

Dibujo20131008 nif - llnl - gov

El programa de Fusión por Confinamiento Inercial (ICF) del NIF (National Ignition Facility), en Livermore, California, estudia la fusión nuclear por confinamiento inercial mediante la implosión controlada de una cápsula (hohlraum) con 0,2 miligramos de deuterio-tritio (DT). La madrugada del sábado 31 de septiembre al domingo 1 de octubre se logró que la energía producida en la reacción de fusión fuera mayor que la energía absorbida por el combustible (DT). La primera vez que se logra en un reactor de fusión por confinamiento inercial. Una gran noticia sin lugar a dudas. Sin embargo, no tengo acceso a los datos técnicos de este logro. Quizás se hayan inyectado entre 1,8 y 1,9 megajulios (MJ) de energía a la cápsula usando los 192 haces del láser más potente del mundo, con una potencia pico de 500 teravatios (TW); el proceso de inyección de energía tiene una duración de pocos nanosegundos. Cuando se publiquen los detalles técnicos de este logro prepararé una nueva entrada.

Dibujo20131008 dt reaction into he neutron plus energy - nif - llnl - gov

Sin embargo, hay que poner una pizca de sal. El breakeven ocurre cuando la energía obtenida en la fusión del combustible es igual (o superior) a la energía inyectada en dicho combustible. Como debe ser obvio para todo el mundo, esta energía producida por la fusión es muy inferior a la energía inyectada en la cápsula, ya que sólo una pequeña parte de esta energía alcanza el combustible. Pero se trata de un gran logro en el camino hacia la fusión.

Dibujo20131008 preamplifiers llnl nif - first step increasing energy laser beams

También hay que destacar que el breakeven y la “ignición” de la fusión son dos cosas distintas. En el NIF se hablará de “ignición” cuando la energía obtenida por la fusión del combustible sea mayor que la inergía inyectada por el láser en la cápsula. Por tanto, todavía estamos muy lejos de la ignición. Aunque, por supuesto, cada paso es importante.

Los que creemos que la fusión nuclear será la gran fuente de energía de la segunda mitad del siglo XXI nos alegramos por el logro del NIF (máxime teniendo en cuenta los problemas de financiación del programa ICF en la actualidad).

13 pensamientos en “Gran avance en la fusión por confinamiento inercial mediante láser en el NIF

  1. Y pensar que, trabajando en el proceso de confinamiento, me incline por el Z-Pinch, pensando que era mas factible a futuro, que el uso de haces indirectos sobre el Hohlraum de material ultradenso, para producir rayos X. Esperemos ver la densimetria de este nuevo material

  2. ¿Y no puede ser que esa energía obtenida sea un reflejo de otro universo que… es broma, es broma. Es una pena que uno no se entere de los avances de un proyecto de este estilo (lo que dice Eduardo me suena a ciencia ficción), estaría genial saber cómo se ha llegado paso a paso hasta este estado. Supongo que no tendrán un “devlog” público para enterarse de cómo está montado todo esto (explicado para dummies), ¿no? En cualquier caso, [chiste malo]Hip, hip, ¡Hohlraum![/chiste malo].

    • Hola Emilio, que te suena a ciencia ficcion de lo que comente?. El metodo indirecto de obtener Rayos x y asi comprimir de la celda de combustible a fusionar?. El otro metodo de fusion por confinamiento inercial llamado Pnzamiento o Z-pinch? o encontrar en el futuro un material, con tal complejidad en la estructura de cristalizacion capaz de absorber/reflejar intensisimos Rayos x.
      Actualmente, se esta trabajando con confinamiento por pinzamiento por pulsos electromagneticos ultra altos. En lo que a mi respecta, trabajo con simuladores de alta perfomance como los del PLADEMA.
      Por cierto, muy linda y humana la disertacion que han tenido con Fernando Narayana, con una capacidad didactica y pedagogicas envidiables. felicitaciones por esto. Un saludo

  3. A mí me parece una buena noticia. La meta de la fusión es generar más energía de la que se emplea. De momento se ha cumplido un paso y es que la energía que se aporta al combustible sea menor que la que este produce. Sigue siendo menor que la total empleada, pero eso es más problema de los láseres que del proceso de fusión en sí, supongo que intentarán mejorar el sistema.

    Luego hay otro tema al que no sé si se le está prestando atención y es cómo aprovecharla ¿Cómo se saca energía útil de una microcápsula encerrada en tales condiciones de frío y vacío? Iremos viendo…

  4. La duda que tengo es la siguiente; la emisión de los láseres hace que la temperatura del combustible aumente millones de grados, ¿cómo consiguen enfriar el proceso para que el contenedor no se derrita?

  5. Hola Artemio, te estaba contestando y el Gato se paro sobre el teclado. bueno este tema de la temperatura es un gran desafio tecnologico. durante las inyecciones continuas de combustible (10 inj/seg), los neutrones que se producen, ceden su energia a las paredes de la camara. Este calor es extraido con un refrigerante, que se utilizara de Foco termico para producir electricidad.
    El tema de la aislacion termica, se complica en un reactor, ya que la Irradicion neutronica degrada muy rapidamente las paredes del contenedor.
    se ha utilizado Litio Liquido. En el reactor de fusión Hylife II, se ha utilizado esta aleacion: Li2BeFe4, para proteger la primera pared estructural. Mas o menos ese es el mecanismo. Cabe resaltar que, para la Fusion por Confinamiento Inercial se utilizan dos metodos:
    -Uno por pulso de lasers como lo comenta Francis, es menos eficaz en cuanto a perfomance energetica, pero mas preciso a la hora de enfocar el blanco
    -El otro por compresion (Deuterio-Tritio) o Pinzamiento (Z-Pinch). Este es mas eficaz energeticamente pero menos preciso para enfocar el blanco. Te dejo un saludo. De paso, muy buena tu exposicion junto con Emilio Molina hacia Fernando Narayana. Deben ser excelentes cientificos. Gracias por la cuota de Talento, que han dejado

  6. Eduardo, gracias por la respuesta y por el elogio. Bueno, mientras haya alguno que niegue la existencia de los electrones y la masa tendré que responder, una cosa es criticar la ciencia y otra es socavarla desde fuera de la ciencia. Esto es tan absurdo como pedirle a un limonero que resuelva una ecuación. Tu gato no será cuántico pero parece que le atraen los ordenadores ;-) Saludos.

  7. Hola Artemio, te dejo este libro: An Introduction to Inertial Confinement Fusion – Suzzane Pfalzner. Aqui esta bien detallado todo lo que es la fusion por confinamiento inercial. Es muy didactico y muy bien graficado (mejor explicado que lo mio). Tenes los modelos de reactores como ITER (Tokamak), mas todos los metodos que se utilizan. Espero que te guste, cualquier duda me comentas.
    NOTA: si nolo encontras te lo envio de alguna manera, esta en pdf
    Mis saludos

  8. Eduardo, te agradezco la referencia del libro de S. Pfalzner, no creo que tenga problema para conseguirlo, otra cosa es que lo entienda ;-) De momento estudio libros de termodinámica, aunque no con la diligencia con que debería hacerlo. Saludos.

Los comentarios están cerrados.