Cada una de las partes de un reactor de fusión se diseña para su máxima eficiencia. Al menos, en la teoría. En la realidad, los materiales elegidos para llevarnos más cerca de la fusión no siempre se comportan como lo esperamos, y eso implica obstáculos estructurales que obstruyen la reacción de fusión.
Las cápsulas de diamante que se usan para almacenar el hidrógeno combustible no son la excepción, aunque un nuevo trabajo de investigación ofrece datos para que se puedan resolver los problemas. En un trabajo reciente publicado en Matter los científicos en materiales describen la forma en que las presiones extremas de los experimentos de fusión introducen imperfecciones en la cápsula de diamante, con lo que el experimento se ve comprometido.
“Estas imperfecciones pueden disrumpir la simetría de la implosión, que a su vez puede reducir el rendimiento dela energía o incluso impedir la ignición”, explicaron en declaraciones. Considerando que cada uno de los experimentos es costoso en términos de tiempo y dinero, prestar atención al diseño de la cápsula de diamante para mejorarla podría ser de gran beneficio para los proyectos de fusión.
En teoría, la fusión nuclear es energía alternativa que combina dos átomos livianos para generar masivas cantidades de energía. A diferencia de la fisión nuclear, que divide átomos pesados para producir energía, la fusión no deja residuos radiactivos dañinos. Por varias razones, incluyendo la que se menciona aquí, la tecnología de fusión todavía no ha llegado a su etapa de uso generalizado. Los reactores nucleares de hoy funcionan por fisión.
Cápsulas de diamante
Las grandes instalaciones como la NIF (National Ignition Facility) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, utilizan cápsulas de diamante para contener el deuterio y el tritio, los dos isótopos de hidrógeno que se usan en las reacciones de fusión. En el NIF, unos potentes láseres comprimen estas cápsulas a presiones extremas. En teoría, eso da lugar a una implosión simétrica que crea el entorno de alta presión y alta temperatura que debería inducir a la fusión nuclear.
Sin embargo, el trabajo indica que el diamante es un material inherentemente astillable, o que hace difícil estudiar cómo responde su estructura a estas condiciones intensas. Los investigadores entonces llevaron a cabo un experimento en el que sometieron diamantes a continuos impactos de presión cada nanosegundo, y registraron si determinada cantidad de fuerza afectaba la estructura del cristal del diamante.
Hallaron que los defectos surgían a una presión de unos 115 gigapascales (para contexto, la presión atmosférica mide unos 1.000 hectopascales, y 1 gigapascal equivale a 10 millones de hectopascales). Los defectos variaban, desde “sutiles distorsiones en el cristal a angostas zonas de completo desorden o amorfización”, según los investigadores. No hace falta decir que no son buenas noticias para la ciencia que busca construir reactores nucleares de fisión que sean seguros y funcionen como se espera.
El trabajo no brinda soluciones fáciles. Tal vez, se suma a una lista de problemas que la ciencia tiene que resolver antes de que pueda utilizarse la fusión para brindar copiosas cantidades de energía al mundo. Con ello, la fusión tal vez esté una década más lejos todavía, pero mientras la ciencia siga insistiendo en su objetivo de darnos energía segura y limpia, ese tiempo extra valdrá la pena.
