Tasa de fusión de protón-boro lograda récord | FuseNet

Fusión de p-11B lograda récord; una buena razón para celebrar con una barra de chocolate

En esta cámara de blanco púrpura, curiosamente llamada Milka (y también coloreada como la vaca Milka, ver foto), un equipo de investigación dirigido por Christine Labaune en la Escuela Politécnica de Palaiseau, Francia, fusiona protones y núcleos de boro-11 utilizando un protón acelerado con láser haz y pulso láser de alta intensidad.

En la edición de octubre de 2013 de Nature Communications, informaron una nueva tasa de fusión récord: un estimado de 80 millones de reacciones de fusión durante los 1,5 nanosegundos que disparó el láser, que es al menos 100 veces más que cualquier experimento anterior de protón-boro.

Cámara experimental en la que se produjo la fusión protón-boro (Clic para ampliar)

Sin neutrones nocivos

Uno de los grandes desafíos en la investigación de la energía de fusión es hacer frente a los neutrones liberados de las reacciones de deuterio-tritio (D-T) en un reactor de fusión. Los neutrones pueden hacer que los materiales ordinarios sean radiactivos, y su energía es difícil de capturar. Como alternativa, el equipo de investigación detrás de Milka se centra en las reacciones de fusión entre protones y núcleos de boro-11, que liberan partículas alfa (helio), pero no neutrones dañinos.

La nueva tecnología láser puesta en acción contra la sección transversal inferior

Las reacciones de fusión protón-boro requieren, sin embargo, una temperatura mucho más alta para encenderse que las reacciones D-T diseñadas para ITER y la National Ignition Facility e incluso a estas temperaturas más altas, la sección transversal p-B es más baja. Los métodos de las instalaciones de investigación de D-T para calentar y triturar hidrógeno con la esperanza de crear una combustión autosustentable, desafortunadamente no se pueden aplicar directamente cuando se usa combustible de protón-boro.

Afortunadamente, el avance y aumento de la tecnología de láseres de pulso de alta intensidad hace posible adoptar un enfoque diferente que crea estados extremos de materia en condiciones lejos del equilibrio térmico. Esto relaja el requisito de equilibrio y nos permite ampliar el rango de isótopos que se pueden usar como combustibles de fusión, por ejemplo, a protón-boro.

La configuración de dos láseres

El récord se logró utilizando un sistema de dos láseres (ver imagen a continuación). Un láser («Nano pulso» en la parte inferior de la imagen de abajo) crea un plasma de boro de corta duración, calentando átomos de boro de una muestra de boro. El otro láser («Pulso Pico» a la izquierda en la imagen de abajo) se utiliza para acelerar protones de un objetivo de aluminio que luego se estrellan en los núcleos de boro, se fusionan y liberan núcleos de berilio y helio.

Configuración experimental: la configuración del rayo láser, la disposición del objetivo y el diagnóstico.

La sincronización fue crucial en el experimento, ya que el pulso de protones, que dura aproximadamente un picosegundo, debe sincronizarse con precisión con el láser de nanosegundo para golpear el objetivo de boro al mismo tiempo. Además, el haz de protones tiene que ir precedido por un haz de electrones, para expulsar electrones en el plasma de boro y aumentar la probabilidad de que los protones colisionen con los núcleos de boro e inicien reacciones de fusión.

Todavía no es un reactor, pero sigue siendo una prueba importante de un principio

El esquema de la configuración protón-boro no nos da un plano para el diseño de un reactor comercial todavía, pero sigue siendo una prueba importante de principio. Teniendo en cuenta la etapa inicial de desarrollo del nuevo método, el equipo de Labaune ve muchas oportunidades de mejoras, para que un día la fusión aneutrónica se convierta en el estándar.

Este nuevo enfoque experimental también puede proporcionar oportunidades para estudiar otros núcleos de luz, estudiar las «reacciones del universo temprano» de interés astrofísico, explorar la fusión aneutrónica en plasmas densos y desarrollar nuevos conocimientos en esquemas de fusión de iginición rápida.

  • Nature Communications: Reacciones de fusión iniciadas por haces de partículas acelerados por láser en un plasma producido por láser
  • LifeScience: Fusión Nuclear: El experimento con haz láser Produce Resultados emocionantes
  • Ciencia-Noticias: La fusión nuclear de protón-boro regresa a spotlight
  • LULI2000, la instalación láser de alta potencia que alberga los sistemas láser de nanosegundos na de picosegundos utilizados en la configuración

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.