Generar energía sin fin con cero emisiones simplemente golpeando átomos de hidrógeno juntos ha sido algo así como un sueño imposible durante décadas. Ahora, los científicos pueden estar cada vez más cerca del poder de fusión factible, gracias a un experimento futurista y docenas de pistolas de plasma.
Dieciocho de 36 pistolas de plasma están en su lugar en la máquina que podrían hacer realidad el poder de fusión. Esas armas son los componentes clave del Experimento de revestimiento de plasma (PLX) del Laboratorio Nacional de Los Alamos, que utiliza un nuevo enfoque para el problema. PLX, si funciona, combinará dos métodos existentes para cerrar átomos de hidrógeno de un solo protón para formar átomos de helio de dos protones. Ese proceso genera enormes cantidades de energía por mota de combustible, mucho más que dividir átomos pesados (fisión). La esperanza es que el método pionero en PLX enseñará a los científicos cómo crear esa energía de manera eficiente para que valga la pena para el uso en el mundo real.
La promesa de la fusión es que produce toneladas de energía. Cada vez que dos átomos de hidrógeno se fusionan en helio, una pequeña porción de su materia se convierte en una gran cantidad de energía.
El problema de la fusión es que nadie descubrió cómo generar esa energía de una manera útil.
Los principios son bastante simples, pero la ejecución es el desafío. En este momento, hay muchas bombas de fusión de hidrógeno en el mundo que pueden liberar toda su energía en un instante y destruirse a sí mismas (y todo lo demás a kilómetros de distancia). El niño ocasional incluso logra construir un reactor de fusión pequeño e ineficiente en su sala de juegos. Pero los reactores de fusión existentes absorben más energía de la que crean. Nadie ha logrado crear una reacción de fusión controlada y sostenida que escupe más energía de la que consume la máquina que crea y contiene la reacción.
El primero de los dos métodos que combina PLX se llama confinamiento magnético. Esto es lo que se usa en los reactores de fusión llamados tokamaks, que usan imanes potentes para suspender el plasma superdenso y ultradenso de átomos de fusión dentro de la máquina para que siga fusionándose y no escape. El más grande de ellos es ITER, una máquina de 25,000 toneladas (23,000 toneladas métricas) en Francia. Pero ese proyecto se ha enfrentado a demoras y costos excesivos, e incluso las proyecciones optimistas sugieren que no se completará hasta la década de 2050, como informó la BBC en 2017.
El segundo enfoque se llama confinamiento inercial. El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, otra instalación del Departamento de Energía, tiene una máquina llamada Instalación Nacional de Encendido (NIF) que está tomando esta ruta hacia la fusión. El NIF es básicamente un sistema muy grande para disparar láseres súper potentes a pequeñas celdas de combustible que contienen hidrógeno. Cuando los láseres golpean el combustible, el hidrógeno se calienta y, atrapado dentro de la celda de combustible, se fusiona. El NIF está operativo, pero no genera más energía de la que usa.
PLX, según un comunicado de la American Physical Society (APS), es un poco diferente a cualquiera de esos dos. Utiliza imanes para contener su hidrógeno, como un tokamak. Pero ese hidrógeno es llevado a temperaturas y presiones de fusión por chorros calientes de plasma que salen de las armas dispuestas alrededor de la cámara esférica del dispositivo, empleando las armas en lugar de los láseres como los utilizados en NIF.
Los físicos que lideran el proyecto PLX han realizado algunos experimentos iniciales utilizando las 18 pistolas ya instaladas, según APS. Esos experimentos han ofrecido a los investigadores datos tempranos sobre cómo se comportan los chorros de plasma cuando chocan dentro de la máquina, y los investigadores presentaron esos datos ayer (21 de octubre) en la Reunión Anual de la División de Física de Plasma de APS en Fort Lauderdale, Florida. Esa información es importante, dijeron los investigadores, porque hay modelos teóricos contradictorios de exactamente cómo se comporta el plasma cuando choca en este tipo de colisiones.
Los Alamos dijo que el equipo espera instalar las 18 pistolas restantes a principios de 2020 y realizar experimentos con la batería de 36 pistolas de plasma para finales de ese año.
