Un equipo internacional de investigadores ha dado un paso hacia el logro de la fusión nuclear controlada, un proceso que alimenta al Sol y a otras estrellas, y tiene el potencial de suministrar al mundo energía ilimitada y limpia.
El equipo, dirigido por científicos e ingenieros de la Universidad de California, San Diego y General Atomics, desarrolló una nueva técnica para "ver" dónde se entrega la energía durante un proceso llamado encendido rápido, que es un enfoque para iniciar reacciones de fusión nuclearusando un láser de alta intensidad. Visualizar el flujo de energía permitió a los investigadores probar diferentes formas de mejorar la entrega de energía al objetivo de combustible en sus experimentos. Los investigadores publicaron sus hallazgos en línea en la edición del 11 de enero de la revista Física de la naturaleza .
El encendido rápido implica dos etapas para comenzar la fusión nuclear. Primero, cientos de láseres comprimen el combustible de fusión típicamente una mezcla de deuterio y tritio contenido en una cápsula de combustible de plástico esférico a alta densidad. Luego, un láser de alta intensidad suministra energíapara calentar encender rápidamente el combustible comprimido. Los científicos consideran que el encendido rápido es un enfoque prometedor hacia la fusión nuclear controlada porque requiere menos energía que otros enfoques.
Pero para que la ignición rápida tenga éxito, los científicos deben superar un gran obstáculo: cómo dirigir la energía del láser de alta intensidad a la región más densa del combustible ". Este ha sido un gran desafío de investigación desde la idea de la rapidezse propuso la ignición ", dijo Farhat Beg, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial y director del Centro de Investigación de Energía de la Universidad de California en San Diego.
Para abordar este problema, el equipo ideó una forma de ver, por primera vez, dónde viaja la energía cuando el láser de alta intensidad alcanza el objetivo de combustible. La técnica se basa en el uso de trazadores de cobre dentro de la cápsula de combustible.El rayo láser de alta intensidad se dirige al objetivo de combustible comprimido, genera electrones de alta energía que golpean los trazadores de cobre y hacen que emitan rayos X que los científicos pueden obtener imágenes.
"Antes de desarrollar esta técnica, era como si estuviéramos mirando en la oscuridad. Ahora, podemos entender mejor dónde se está depositando la energía para poder investigar nuevos diseños experimentales para mejorar la entrega de energía al combustible", dijo ChristopherMcGuffey, científico asistente del proyecto en el Grupo de Física de Alta Densidad de Energía de Beg en la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs y coautor del artículo.
Y eso fue lo que hizo el equipo. Después de experimentar con diferentes diseños de objetivos de combustible y configuraciones de láser, los investigadores finalmente lograron una eficiencia récord hasta 7 por ciento de suministro de energía desde el láser de alta intensidad al combustible. Este resultado demuestra unLos investigadores dijeron que la mejora en la eficiencia es aproximadamente un factor de cuatro en comparación con los experimentos anteriores de encendido rápido.
Las simulaciones por computadora también predijeron una eficiencia de entrega de energía de hasta el 15 por ciento si el diseño experimental se ampliara. Pero esta predicción aún necesita ser probada experimentalmente, dijo Beg. "Esperamos que este trabajo abra la puerta a futuros intentos de mejorar rápidamenteencendido."
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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