octubre 2, 2022

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Los científicos han logrado la fusión nuclear autosuficiente… pero ahora no pueden replicarla: ScienceAlert

Los científicos confirmaron que el año pasado, por primera vez en el laboratorio, tuvieron una reacción de fusión que se perpetúa (en lugar de extinguirse), acercándonos a repetir la reacción química que alimenta al sol.

Sin embargo, no están completamente seguros de cómo recrear la experiencia.

fusión nuclear Ocurre cuando dos átomos se combinan para formar un átomo más pesado, liberando una explosión masiva de energía en el proceso.

Este proceso se encuentra a menudo en la naturaleza, pero es muy difícil de replicar en un laboratorio porque necesita un entorno de alta energía para mantener la reacción.

el sol genera energía Usando la fusión nuclear, al romper átomos de hidrógeno para formar helio.

Supernovas – Explosión de soles – También Aprovecha la fusión nuclear Espectáculo de fuegos artificiales cósmicos. Es la fuerza de estas interacciones lo que crea partículas más pesadas como el hierro.

Sin embargo, en lugares artificiales aquí en la Tierra, el calor y la energía tienden a escapar a través de mecanismos de enfriamiento como la radiación de rayos X y la conducción térmica.

Para hacer de la fusión nuclear una fuente de energía viable para los humanos, los científicos primero deben lograr algo llamado «encendido», en el que los mecanismos de autocalentamiento superen toda pérdida de energía.

Una vez que se logra la ignición, la reacción de fusión se alimenta a sí misma.

En 1955, el físico John Lawson creó el conjunto de criterios, ahora conocidos como «criterios de ignición tipo Lawson», para ayudar a identificar cuándo ocurrió esta ignición.

La ignición de las reacciones nucleares generalmente ocurre dentro de entornos altamente densos, como una supernova o armas nucleares.

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Los investigadores de la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California han pasado más de una década perfeccionando su método. Confirmado ahora Que el experimento histórico realizado el 8 de agosto de 2021 en realidad condujo al primer encendido exitoso de una reacción de fusión nuclear.

En un análisis reciente, el juicio de 2021 se juzgó contra nueve versiones diferentes del punto de referencia de Lawson.

«Esta es la primera vez que superamos el punto de referencia de Lawson en el laboratorio», dijo la física nuclear Annie Kretcher en la Instalación Nacional de Ignición. nuevo mundo.

Para lograr este efecto, el equipo colocó una cápsula de combustible de tritio y deuterio en el centro de una cámara de uranio empobrecido revestida de oro y disparó 192 láseres de alta potencia para crear un baño de rayos X intensos.

El ambiente intenso creado por las ondas de choque dirigidas internamente creó una reacción de fusión autosostenida.

En estas condiciones, los átomos de hidrógeno se fusionaron, liberando 1,3 megajulios de energía durante una cien billonésima de segundo, el equivalente a 10 cuatrillones de vatios de energía.

Durante el año pasado, los investigadores han tratado de replicar el hallazgo en Cuatro experiencias similarespero solo logró producir la mitad del rendimiento energético producido en el experimento inicial sin precedentes.

Critcher explica que el encendido es muy sensible a pequeños cambios apenas perceptibles, como las diferencias en la estructura de cada cápsula y la intensidad del láser.

«Si comienza desde un punto de partida microscópicamente peor, se refleja en una diferencia mucho mayor en el rendimiento de energía final». Dice El físico de plasma Jeremy Chittenden del Imperial College London. La experiencia del 8 de agosto fue el mejor de los casos.

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El equipo ahora quiere determinar exactamente qué se necesita para lograr la ignición y cómo hacer que el experimento sea más resistente frente a pequeños errores. Sin este conocimiento, el proceso no puede ampliarse para crear reactores de fusión que puedan alimentar ciudades, que es el objetivo final de este tipo de investigación.

«No quieres estar en una situación en la que tengas que hacer todo bien para encender», dice Chittenden.

Este artículo fue publicado en mensajes de revisión física.