El sueño de la ignición de una reacción de fusión auto sostenida con altos rendimientos de energía, es algo comparado con la creación de una estrella en miniatura en la Tierra, está cada vez más cerca de convertirse en realidad, según los autores de un nuevo artículo de revisión en la revista de Física de Plasmas.
Esta imagen muestra los preamplificadores de la Instalación Nacional de Ignición. Los láseres unificadas ofrecen 1,8 megajulios de energía y 500 teravatios de energía - 1000 veces más que Estados Unidos utiliza en cualquier momento. Crédito: Damien Jemison / LLNL
Los investigadores del National Ignition Facility (NIF) que participan en un proyecto de colaboración dirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Energía, informa que, si bien existe al menos un obstáculo que superar antes de alcanzar la gran estabilidad, la implosión dirigida precisamente necesaria para la ignición, se han superado muchos de los retos más exigentes que conducen a ese objetivo ya que los experimentos se iniciaron desde el año 2010.
El proyecto es un esfuerzo multi-institucional, incluidos los socios de la Laboratorio de Láser Energética de la Universidad de Rochester, el General Atomics, el Laboratorio Nacional de Los Álamos, Sandia National Laboratory, y el Instituto de Tecnología de Massachusetts.
Para llegar a la ignición (definido como el punto en el que la reacción de fusión produce más energía de la que se necesita para iniciarla), el NIF concentra rayos de 192 láser simultáneamente en una mil millonésima de un segundo mediante impulsos dentro de un hohlraum (de la palabra alemana para la "sala de hueco" que no es más que un cilindro hueco del tamaño de un borrador de lápiz.), enfriado criogénicamente
En la lámina de la derecha se ilustra la configuración experimental para Hohlraum que es una herramienta ocupada en experimentos relacionados con concentraciones de energía.
Dentro del hohlraum es una cápsula del tamaño que contiene dos isótopos es recubierto de hidrógeno, deuterio y tritio (DT). Los láseres unificados ofrecen 1,8 megajulios de energía y 500 teravatios de potencia 1,000 veces más de lo que los Estados Unidos utiliza en cualquier momento toda esa energía se encuentra en instantes dentro del hohlraum que a momentos de vuelve como un "horno de rayos X", que implosiona con el DT a temperaturas y presiones similares a las encontradadas en el centro del sol. "Lo que queremos hacer es utilizar los rayos X para destruir desde lejos la capa externa de la cápsula de una manera muy controlada, por lo que el DT se comprime a las condiciones ideales para iniciar la reacción de fusión", explicó John Edwards, director asociado NIF. "En nuestro nuevo artículo de revisión, nos informan de que la NIF ha cumplido muchos de los requisitos por lo que creemos que cubre con lo necesario para alcanzar de modo autosuficiente un encendido de intensidad de rayos X en el hohlraum, la entrega de energía es precisa para el objetivo y los niveles deseados de compresión, pero que al menos un mayor obstáculo sigue siendo que hay que superar, es la ruptura prematura de la cápsula".
Este es el aspecto de un hohlraum como el que ocupan en este estudio. De conseguir los investigadores su objetivo podrían brindar una solución a uno de los grandes problemas de nuestros días, la obtención de una gran cantidad de energía para todos.
En el artículo, Edwards y sus colegas discuten cómo están utilizando las herramientas de diagnóstico desarrollados en NIF para determinar las posibles causas del problema. " En algunas pruebas de ignición, que mide la dispersión de neutrones liberados y se encontró con diferentes señales de fuerza en diferentes puntos alrededor de la cápsula DT", dijo Edwards. "Esto indica que la superficie de la cáscara no es suave y uniforme y que en algunos lugares, es más delgada y más débil que en otros. En otras pruebas, el espectro de los rayos X emitidos indicó que el combustible del DT y la cápsula se mezclan demasiado, por lo que los resultados de inestabilidad hidrodinámica pueden saciar el proceso de encendido".
Edwards dijo que el equipo se está concentrando sus esfuerzos en la NIF para definir la naturaleza exacta de la inestabilidad y utilizar los conocimientos adquiridos para diseñar una mejor y más robusta cápsula. El logro de ese hito, dijo, debería despejar el camino para seguir avanzando hacia la ignición laboratorio.
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