El impacto de protones en los núcleos de boro produce energías mucho mayores. La fusión en laboratorio de protones y núcleos de boro genera energía sin producir radiación de neutrones
Los científicos han estado trabajando durante décadas para aprovechar la fuente de energía de las estrellas, la fusión de núcleos ligeros para formar otros más pesados bajo enormes presiones y temperaturas. La fusión libera grandes cantidades de energía, que podría ser usada algún día para alimentar redes eléctricas gigantescas. Pero los sistemas de laboratorio que parecen más prometedores producen radiación en forma de neutrones a gran velocidad, y éstos representan un peligro para la salud, por lo que se requiere un pesado blindaje, e incluso degrada las paredes del reactor de fusión.
Ahora los físicos han producido fusión a un ritmo acelerado en el laboratorio sin generar neutrones dañinos. Un equipo dirigido por Christine Labaune, directora de investigación del Laboratorio CNRS para el uso de láseres intensos en la Ecole Polytechnique de Palaiseau, Francia, utiliza un sistema de dos láseres para fundir entre sí protones y núcleos de boro-11. Un láser calienta los átomosde boro para crear un plasma de corta duración, un gas altamente ionizado de núcleos de boro, y el otro láser genera un haz de protones que rompe los núcleos de boro, liberando partículas de helio de movimiento lento, pero no neutrones. Los investigadores describen su trabajo en Nature Communications.
Los experimentos previos con láseres que generan fusión de boro dirigían el láser a un blanco de boro para iniciar la reacción, señala Labaune. En cambio, en el experimento de su equipo, el haz de protones generados por láser produce un aumento de diez veces en la fusión de boro debido a que los protones y núcleos de boro se chocan directamente, dijo.
Ya se han utilizado láseres para impactar sobre una pequeña pastilla de dos isótopos de hidrógeno —deuterio y tritio, que contienen dos y tres neutrones, respectivamente— para iniciar la fusión. Pero además de producir la radiación de neutrones, el impactar la pastilla de manera uniforme para que lograr la reacción requiere de un gran conjunto de láseres. Hay cerca de 200 en el sistema de láser más grande del mundo, la Instalación Nacional de Ignición en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California. El método de fusión de boro seguiría requiriendo solamente dos láseres si se escala con éxito.
Futura fuente de energía
Los tiempos son cruciales para el éxito del experimento, dice el co-autor del estudio Johann Rafelski, un físico teórico en la Universidad de Arizona en Tucson. El plasma de boro generado por el láser dura apenas alrededor de una milmillonésima parte de un segundo, por lo que el pulso de protones, que dura una billonésima de segundo, se debe sincronizar con precisión para que dé en el blanco de boro. El haz de protones está precedido por un haz de electrones, generado por el mismo láser, que aparta electrones del plasma de boro, permitiendo que los protones tengan más chances de chocar con los núcleos de boro y de iniciar la fusión.
Los láseres que utilizaron en el equipo de Labaune para generar la fusión lo hacen en breves rachas separadas por un máximo de 90 minutos. Pero el mismo experimento se podría repetir con láseres más rápidos, que generarían las reacciones de fusión continua, dice el físico de láser Gérard Mourou en la Escuela Politécnica, que no participó en la investigación.
El estudio no fue diseñado para alcanzar el santo grial de la fusión: la ignición, el punto de equilibrio en el que la energía generada por el proceso de fusión es igual a la de la entrada de energía necesaria para alimentar el láser. Pero las mejoras en la potencia y la miniaturización de los láseres, y la sencillez del sistema de dos láseres «hace este esquema práctico» como fuente de energía futura, dice Mourou.
Fuente: Nature. Aportado por Eduardo J. Carletti
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