podría resolver nuestros problemas de energía
Parte del sistema láser NIF que conduce a la cámara objetivo. Crédito de la imagen: National Ignition Facility, LLNL
Por Meriame Berboucha, para Forbes Octubre 29 de 2017
Las opiniones expresadas por Meriame Berboucha colaboradora de Forbes son exclusivamente suyas.
Probablemente esté familiarizado con los láseres e incluso podría tener un puntero láser en su casa que le quede bien en sus manos. Pero ahora, imagine un láser del tamaño de tres campos de fútbol americano. Es bastante difícil de imaginar, ¿verdad? Sin embargo, este enorme láser existe. Vive en el bello estado de California en el National Ignition Facility (NIF) en el Lawrence Livermore National Laboratory. NIF es la instalación láser más grande del mundo y tiene cerca de 40,000 ópticas y 192 rayos láser.
La instalación NIF es del tamaño de tres campos de fútbol (estadounidenses). Crédito de la imagen: National Ignition Facility, LLNL
¿Por qué los científicos crearon un láser tan poderoso? Bueno, quieren crear condiciones extremas, al igual que las condiciones en el núcleo del Sol. Quieren aprovechar el poder de la fusión, el proceso que alimenta nuestro Sol y otras estrellas, para crear energía "limpia" para proporcionar electricidad a nuestro mundo.
En una reacción de fusión, los núcleos pequeños se unen para formar núcleos más pesados. En el centro de nuestro Sol, hay tipos de hidrógeno conocidos como deuterio y tritio que se combinan para producir helio, un neutrón y algo de energía. El deuterio y el tritio son como el hidrógeno, excepto que tienen un neutrón extra o dos.
Deuterio y fusible de tritio para formar helio, un neutrón y energía. Crédito de la imagen: Fusion for Energy
Si tuvieras que poner los reactivos y los productos de una reacción de fusión en una balanza, verías que los reactivos realmente pesan más que los productos. Entonces, ¿a dónde va toda esta masa? Aquí es donde entra la ecuación famosa de Einstein, E = mc ^ 2. Esta ecuación nos dice que la masa y la energía son intercambiables. Como resultado, esta masa "perdida", en realidad no falta, pero se ha convertido en energía en forma de radiación. Es esta energía que los científicos quieren aprovechar y convertir en electricidad.
Sin embargo, volver a crear la fusión en el laboratorio es todo un desafío. Fusion es un proceso que solo puede ocurrir bajo condiciones extremas de altas temperaturas y presiones. Esto se debe a que los núcleos tienen carga positiva y se repelen entre sí. Entonces, si quieres que se fusionen, debes vencer esta fuerza repulsiva conocida como la fuerza de Coulomb. Tener condiciones de altas temperaturas significa que los núcleos tienen suficiente energía cinética para superar esta repulsión y fusión.
Con los láseres, los científicos pueden recrear las reacciones de fusión que ocurren dentro del centro del Sol y crean las condiciones más extremas en la Tierra. Con el láser más grande del mundo, puedes crear temperaturas de más de tres millones de grados Celsius. A esta temperatura, los átomos ya no pueden existir. Los electrones se separan de sus respectivos núcleos y se queda con una sopa de iones y electrones; este es un plasma, el cuarto estado de la materia.
En NIF, 192 rayos láser de alta potencia se enfocan en un objetivo pequeño que se vaporiza y se convierte en plasma. Este pequeño objetivo cilíndrico, conocido como hohlraum, contiene deuterio y tritio que, cuando se calienta con los 192 rayos láser, se convierte en un horno de rayos X. El objetivo implosiona y el deuterio y el tritio se calientan y comprimen a temperaturas y presiones increíbles, lo que hace que se fusionen. Si se hace correctamente, esta reacción de fusión podría ser autosuficiente y la energía producida por la reacción será mayor que las pérdidas, una condición conocida como ignición. De ahí que NIF se conozca como la Facilidad Nacional de Ignición.
Un hohlraum NIF que contiene el combustible de fusión que es aproximadamente del tamaño de un borrador de lápiz. Crédito de la imagen: National Ignition Facility, LLNL
Aunque los NIF aún no han alcanzado la ignición, los científicos están trabajando muy duro para llegar allí y tal vez algún día nuestra electricidad provenga de reacciones de fusión 'hechas por el hombre'. Mira este espacio.
With a little help from Google Translate for Business
Parte del sistema láser NIF que conduce a la cámara objetivo. Crédito de la imagen: National Ignition Facility, LLNL
Por Meriame Berboucha, para Forbes Octubre 29 de 2017
Las opiniones expresadas por Meriame Berboucha colaboradora de Forbes son exclusivamente suyas.
Probablemente esté familiarizado con los láseres e incluso podría tener un puntero láser en su casa que le quede bien en sus manos. Pero ahora, imagine un láser del tamaño de tres campos de fútbol americano. Es bastante difícil de imaginar, ¿verdad? Sin embargo, este enorme láser existe. Vive en el bello estado de California en el National Ignition Facility (NIF) en el Lawrence Livermore National Laboratory. NIF es la instalación láser más grande del mundo y tiene cerca de 40,000 ópticas y 192 rayos láser.
La instalación NIF es del tamaño de tres campos de fútbol (estadounidenses). Crédito de la imagen: National Ignition Facility, LLNL
¿Por qué los científicos crearon un láser tan poderoso? Bueno, quieren crear condiciones extremas, al igual que las condiciones en el núcleo del Sol. Quieren aprovechar el poder de la fusión, el proceso que alimenta nuestro Sol y otras estrellas, para crear energía "limpia" para proporcionar electricidad a nuestro mundo.
En una reacción de fusión, los núcleos pequeños se unen para formar núcleos más pesados. En el centro de nuestro Sol, hay tipos de hidrógeno conocidos como deuterio y tritio que se combinan para producir helio, un neutrón y algo de energía. El deuterio y el tritio son como el hidrógeno, excepto que tienen un neutrón extra o dos.
Deuterio y fusible de tritio para formar helio, un neutrón y energía. Crédito de la imagen: Fusion for Energy
Si tuvieras que poner los reactivos y los productos de una reacción de fusión en una balanza, verías que los reactivos realmente pesan más que los productos. Entonces, ¿a dónde va toda esta masa? Aquí es donde entra la ecuación famosa de Einstein, E = mc ^ 2. Esta ecuación nos dice que la masa y la energía son intercambiables. Como resultado, esta masa "perdida", en realidad no falta, pero se ha convertido en energía en forma de radiación. Es esta energía que los científicos quieren aprovechar y convertir en electricidad.
Sin embargo, volver a crear la fusión en el laboratorio es todo un desafío. Fusion es un proceso que solo puede ocurrir bajo condiciones extremas de altas temperaturas y presiones. Esto se debe a que los núcleos tienen carga positiva y se repelen entre sí. Entonces, si quieres que se fusionen, debes vencer esta fuerza repulsiva conocida como la fuerza de Coulomb. Tener condiciones de altas temperaturas significa que los núcleos tienen suficiente energía cinética para superar esta repulsión y fusión.
Con los láseres, los científicos pueden recrear las reacciones de fusión que ocurren dentro del centro del Sol y crean las condiciones más extremas en la Tierra. Con el láser más grande del mundo, puedes crear temperaturas de más de tres millones de grados Celsius. A esta temperatura, los átomos ya no pueden existir. Los electrones se separan de sus respectivos núcleos y se queda con una sopa de iones y electrones; este es un plasma, el cuarto estado de la materia.
En NIF, 192 rayos láser de alta potencia se enfocan en un objetivo pequeño que se vaporiza y se convierte en plasma. Este pequeño objetivo cilíndrico, conocido como hohlraum, contiene deuterio y tritio que, cuando se calienta con los 192 rayos láser, se convierte en un horno de rayos X. El objetivo implosiona y el deuterio y el tritio se calientan y comprimen a temperaturas y presiones increíbles, lo que hace que se fusionen. Si se hace correctamente, esta reacción de fusión podría ser autosuficiente y la energía producida por la reacción será mayor que las pérdidas, una condición conocida como ignición. De ahí que NIF se conozca como la Facilidad Nacional de Ignición.
Un hohlraum NIF que contiene el combustible de fusión que es aproximadamente del tamaño de un borrador de lápiz. Crédito de la imagen: National Ignition Facility, LLNL
Aunque los NIF aún no han alcanzado la ignición, los científicos están trabajando muy duro para llegar allí y tal vez algún día nuestra electricidad provenga de reacciones de fusión 'hechas por el hombre'. Mira este espacio.
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