Un equipo de investigadores de la NASA que busca una nueva fuente de energía para misiones de exploración del espacio profundo, reveló recientemente un método para desencadenar la fusión nuclear en el espacio entre los átomos de un metal sólido.
La fusión nuclear es un proceso que produce energía cuando dos núcleos se unen para formar un núcleo más pesado. “Los científicos están interesados en la fusión, porque podría generar enormes cantidades de energía sin crear subproductos radiactivos de larga duración”, dijo Theresa Benyo, Ph.D., del Centro de Investigación Glenn de la NASA.
“Sin embargo, las reacciones de fusión convencionales son difíciles de lograr y mantener porque dependen de temperaturas tan extremas para superar la fuerte repulsión electrostática entre núcleos cargados positivamente que el proceso no ha sido práctico”.
Denominado Lattice Confinement Fusion, el método que la NASA reveló logra reacciones de fusión con el combustible (deuterio, un isótopo de hidrógeno no radioactivo ampliamente disponible compuesto por un protón, neutrón y electrón, y denominado “D”) confinado en el espacio entre los átomos de un sólido de metal.
En investigaciones de fusión anteriores, como la fusión por confinamiento inercial, el combustible (como el deuterio / tritio) se comprime a niveles extremadamente altos, pero solo durante un breve período de tiempo de nano-segundos, cuando puede ocurrir la fusión.
En la fusión por confinamiento magnético, el combustible se calienta en un plasma a temperaturas mucho más altas que las del centro del Sol. En el nuevo método, las condiciones suficientes para la fusión se crean en los confines de la red metálica que se mantiene a temperatura ambiente. Mientras que la rejilla de metal, cargada con combustible de deuterio, un metal como el erbio está “deuterado” o cargado con átomos de deuterio, “deuterones”, empaquetando el combustible mil millones de veces más denso que en los reactores de fusión de confinamiento magnético (tokamak).
En el nuevo método, una fuente de neutrones “calienta” o acelera los deuterones lo suficiente como para que al chocar con un deuterón vecino provoque reacciones de fusión DD. En los experimentos actuales, los neutrones se crearon mediante la fotodisociación de los deuterones mediante la exposición a un haz gamma (rayos X energéticos) de 2,9 + MeV.
Tras la irradiación, algunos de los deuterones del combustible se disocian, lo que produce tanto los neutrones energéticos como los protones necesarios. Además de medir los neutrones de la reacción de fusión, El equipo de Glenn también observó la producción de neutrones aún más energéticos, lo que es evidencia de reacciones de fusión potenciadas o reacciones de separación nuclear de Oppenheimer-Phillips (OP) con los átomos de la red metálica. Cualquiera de las reacciones abre un camino para procesar el escalado.
Una característica novedosa del nuevo proceso es el papel fundamental que desempeñan los electrones de la red metálica cuyas cargas negativas ayudan a “filtrar” los deuterones cargados positivamente. Dicho cribado permite que los núcleos de combustible adyacentes se acerquen más entre sí, lo que reduce la posibilidad de que simplemente se dispersen entre sí y aumenta la probabilidad de que atraviesen la barrera electrostática que promueve la fusión. Esto es de acuerdo con la teoría desarrollada por el físico teórico del proyecto, Vladimir Pines, Ph.D, de PineSci.
“Los hallazgos actuales abren un nuevo camino para iniciar reacciones de fusión para estudios adicionales dentro de la comunidad científica. Sin embargo, las velocidades de reacción deben aumentarse sustancialmente para lograr niveles de potencia apreciables, lo que puede ser posible utilizando varios métodos de multiplicación de reacciones que se están considerando ”, dijo Bruce Steinetz, Ph.D. de Glenn, investigador principal del proyecto de la NASA.
“La clave de este descubrimiento ha sido el talentoso equipo multidisciplinario que la NASA Glenn reunió para investigar anomalías de temperatura y transmutaciones de materiales que se habían observado con metales altamente deuterados”, dijo Leonard Dudzinski, tecnólogo jefe de ciencia planetaria, quien apoyó la investigación .
“Necesitaremos ese enfoque para resolver importantes desafíos de ingeniería antes de que se pueda diseñar una aplicación práctica”.
Con más estudio y desarrollo, las aplicaciones futuras podrían incluir sistemas de energía para misiones de exploración espacial de larga duración o propulsión en el espacio. También podría usarse en la Tierra para generar energía eléctrica o crear isótopos médicos para la medicina nuclear.
fahl