¿Puede el mundo ser suministrado con energía de los átomos de fusión?

El Ministerio de Relaciones Exteriores estadounidense anunció el logro de un gran éxito en la tecnología de fundición atómica. Científicos del Servicio Nacional de Ignición <x0 título, la instalación de átomos de rayos láser en el laboratorio de California, Lawrence National Laboratory han logrado producir energía en el laboratorio con la ayuda de fundición atómica.

▪x0 Este es un éxito importante para investigadores y colaboradores de National Ignition Facility, que han dedicado su carrera a la fundición de átomos, y este éxito seguramente será seguido por otros hallazgos, realizadox1⁄4 dijo el ministro de Energía de EE.UU. Jennifer M. Granholm. ▪x2 En pocas palabras, este es uno de los logros científicos más impresionantes del siglo XXI.

Décadas de científicos han gastado más energía en la fundición atómica experimental que han adquirido nueva energía de todo el proceso en general. Estas pérdidas no han causado la unificación de los átomos sino el intercambio de átomos para convertirse en un proceso estándar para producir energía ilimitada e inofensiva para el medio ambiente, aunque este proceso está vinculado a los riesgos de salud y seguridad.

El 5 de diciembre de 2022, los científicos del NIF desarrollaron por primera vez en la historia el experimento controlado por el cual el derretimiento de los átomos se gana más energía de lo que se gasta para llegar allí. Así, la energía de gran escala - los investigadores de generación han dado un paso importante hacia el logro de su objetivo.

Quien trabaja en el sector de la energía atómica sabe con seguridad: La producción de una corriente de fusión de átomos está a 30 años, y eso valió la pena para los investigadores hace diez años y hoy. A pesar de la complejidad de esta tecnología, aquellos que trabajan con ella están muy convencidos de que el esfuerzo vale la pena.

¿Pero por qué? Eliminar los átomos tiene mayor potencial energético que todas las demás fuentes de energía conocidas. Puede producir cuatro millones de veces más energía que la energía producida por reacciones químicas, como el carbón ardiente, el petróleo o el gas, y cuatro veces como energía producida por el compartir átomos, el proceso actualmente utilizado en todas las plantas atómicas del mundo.

El colapso atómico, descubierto a finales del siglo XX, es visto por muchos responsables políticos especialmente en Europa como energía del futuro.

Pero es el derretimiento atómico realmente una alternativa verde неx0⁄2⁄4 >x1⁄4⁄4e a nuestros métodos actuales y hasta qué punto hemos sido capaces de ir para la electricidad por este método?

Al igual que la quema de madera de acero inoxidable

Para volver a esa cuestión, el reactor internacional de termocombustibles, I TER, un importante proyecto conjunto de expertos nucleares de 35 países, ofrece oportunidades de visitar.

ITER se encuentra a varias horas de la costa sur de Francia en medio de un paisaje idílico. El territorio del proyecto está lleno de salas de metal, talleres y equipos. Investigadores, técnicos y técnicos circulan en esta zona con cascos protectores, botas de goma y chalecos de color neon.

En medio de este paisaje industrial, Pietro Barbashi, el Director General del ITER dice que el futuro de la fusión energética de los átomos es muy esperanzador. Compara la producción de energía a la fusión atómica con leña ardiente. El fuego que calienta la madera comienza con una reacción química. Esta reacción es suficiente para quemar el resto de la madera.  

Ganancias energéticas de la fusión atómica  

Los átomos consisten en un núcleo (de protón y neutrones) y electrones. Durante el derretimiento de los átomos, dos átomos se funden, produciendo un átomo a través del impacto de su núcleo. La alta energía es producida por la fusión, y los científicos quieren convertir esta energía en electricidad. Esta energía un día encenderá nuestros hogares.

Desde un punto de vista técnico, ya usamos energía de los neutrones voladores de las plantas de energía atómica. ¿Por qué no nos quedamos aquí y pedimos más?  

Derretir en la cara de la ruptura 

A diferencia de la fusión de los átomos, la división no derrite dos átomos ligeros entre sí, pero un átomo pesado se divide en dos o más átomos. Todas las plantas atómicas del mundo utilizan reactores compartidos para producir electricidad.

Francia, en la que estoy situado TER, produce el 70% de su energía de la división de átomos. En la mayoría de partes del mundo, los átomos no son una fuente satisfactoria de energía, porque el público tiene miedo de la radiación dañina, miedo alimentado por incidentes como el desastre de Chernobyl, fusión atómica de Fukushima y fusión atómica parcial en la planta atómica americana, correspondióx0⁄4x1⁄4x1.

La principal diferencia entre la separación de los átomos y su unificación está en el combustible radiactivo producido durante los dos procesos, explica Akko Maas, empleado de ITER. Es parte del equipo desde que ITEL comenzó la investigación.

Durante la división atómica como el uranio utilizado y la platina reproducida son radiactivas. Incluso cuando se extrae energía, queda material radiactivo. De los dos primeros materiales considerados como el más eficaz para la energía producida por el derretimiento de átomos, el deuterio no es radiactivo, y el tritio es. Sin embargo, la radiación es relativamente débil y corta - vivida.

Si los materiales son seleccionados correctamente, la radioactividad creada por el derretimiento de átomos, incluso si se convierte en producción industrial, puede limitarse a 100 a 200 años, que es mucho menos de 40 mil años, que observamos en el reparto de átomos, indica Maas.  

Utilizar <x0 

Los partidarios de la energía atómica afirman no sólo que esta energía es muy eficiente, sino que también reduce nuestro lote de combustibles basados en fósiles. La energía atómica en sí se ve como otra forma de producir energía, además del combustible basado en fósiles producido, porque en su producción no produce diocto de carbono, sino que se produce como un producto secundario de helio, un gas no tóxico que no causa reacciones.

Además, el deuterio está en grandes cantidades en aguas marinas, y los investigadores exigen que produzcan el tritio en el país con la ayuda de litio.

Los recursos de energía renovable como energía solar y energía eólica no pueden cubrir las necesidades energéticas del mundo. La decadencia atómica, si tiene éxito, puede producir más energía que la necesidad. Todo suena hermoso, sin embargo, ha sido hasta ahora un sueño imposible. Para que la fusión atómica se convierta en realidad, es necesario lograr avances tecnológicos en la física plasmática. Técnicamente es difícil lograr una fusión atómica, para ser sostenible y estable, indicamos Barbashi.

Los rayos del sol y la calidez que sentimos en la tierra son el resultado de una reacción atómica de fusión. Este proceso se desarrolla en el núcleo del sol bajo altas temperaturas y intensa presión. El reto es reproducir estos procesos que se desarrollan en el corazón del sol, pero sin la presión producida por la fuerza de la masa del sol.

Para lograr la fusión atómica en la tierra, el gas debe calentarse a temperaturas muy altas de 150 millones de grados Fahrenheit [150 millones ° C], que es diez veces la temperatura del núcleo del sol. Cuando este punto llega, el gas se convierte en plasma, que es un millón de veces más fácil que el aire que respiramos.

Investigadores de fundición atómica han encontrado que la producción de plasma a través del calor de una mezcla de deuterio y tritio es la manera más simple de crear un ambiente donde se puede desarrollar la fusión atómica y se puede producir energía.

El fluido utilizado por ITER para experimentos de fundición atómica se mantiene en una instalación llamada Tomonmac, siendo restringido por un campo magnético fuerte. Bajo estas condiciones extremas, las partículas de plasma rápidamente chocan contra la calefacción. Pero paradójicamente, cuando las temperaturas aumentan, el nivel de impacto disminuye, junto con él el efecto calor. Así que es el plasma que, después de un momento especificado, muere, indica "Barbashi".

Si volvemos a la analogía con el leña: Es como si no se supiera que el fuego lo mantiene estable. Este es el mayor desafío que enfrenta la experimentación de átomos en todo el mundo.  

Lo que es una maldición para alguien más puede ser una bendición para alguien más. ▪x0 La terminal efectuadax1 título de plasma cuando las condiciones son desfavorables también significa que la reacción se detiene cuando hay una falta de estabilidad. Esto hace que la fundición de átomos sea más segura que compartir átomos, dicen los expertos.

Una fusión nuclear como Fukushima es imposible de ocurrir, dice Gilles Perrier, director del sector de seguridad y calidad en ITER. En un reactor divisor, tenemos un núcleo radiactivo que debe enfriarse en caso de que el reactor se despegue.

Durante la separación de los átomos los riesgos para los incidentes son mucho mayores. Durante la fusión atómica, son muy pequeñas, se hacen muy pequeñas, dice Perrier. En su opinión, la seguridad de una instalación de fundición de átomos consiste en tres partes: Plasma, reducción de la radiación y evitación de contaminación de tritio. Plasma se mantiene en un contenedor de vacío. ▪x2 Incluso en el peor de los casos si el plasma aparece fuera, las consecuencias no se extienden más que al lugar que sucedió, indica fieltrox3.

De Experimento a Electricidad 

Los investigadores de fusión atómica han producido hasta ahora la producción máxima de energía de 54 megajuli en cinco segundos. Esto es igual a la corriente necesaria para mantener una lámpara encendido durante dos meses. El reto que enfrentan los investigadores ahora es cómo producir electricidad en grandes cantidades.

Barbashi dice que pasar de un experimento de fundición de átomos al reactor de generación de energía es como moverse de la madera quemada a la central de carbón. Aunque el desafío es grande, es optimista que el reactor experimental del ITER se pondrá en funcionamiento a finales de la década y contribuirá a establecer una planta de demostración dentro de los próximos 30 años.

Después de todo, los átomos derriten la tecnología necesitan tiempo, pero según algunos científicos no tenemos tiempo. La energía de la fusión atómica no puede resolver la crisis energética de este invierno, y no contribuirá a reducir las emisiones de dióxido de carbono en un futuro próximo.

En su libro El científico nuclear LJ Reinders dice que la energía de la fusión atómica llegará tarde para resolver nuestros problemas climáticos agudos. Barbashi, por otro lado, siente que se hacen inversiones en el derretimiento de los átomos, no para cubrir las necesidades energéticas de hoy, sino para las de la segunda mitad de nuestro siglo. / DW