¿Qué es la fusión por confinamiento inercial?

La fusión por confinamiento inercial (ICF) es un método para lograr la fusión nuclear comprimiendo y calentando rápidamente un material. Este proceso generalmente se realiza con láseres de alta potencia, todos enfocados en un pequeño gránulo para calentarlo rápidamente. El calentamiento intenso vaporiza el material dentro del gránulo, creando una onda de choque que es lo suficientemente caliente y densa como para hacer que el material se fusione. Aunque la fusión por confinamiento inercial aún no ha producido más energía útil de la que consume, la investigación sobre cómo construir una fuente de energía comercialmente viable todavía está en progreso.

Los ingredientes básicos de un gránulo de fusión por confinamiento inercial son deuterio y tritio, ambos isótopos de hidrógeno. La reacción de fusión entre el deuterio y el tritio es mucho más fácil de lograr que cualquier otra reacción, por lo que el objetivo principal de la investigación moderna sobre la fusión es un reactor de deuterio / tritio que produzca energía. Estos gránulos son muy pequeños, pesan mucho menos de un gramo y se insertan uno a la vez en el reactor de fusión por confinamiento inercial.

Una vez que se carga el gránulo, se utilizan láseres muy grandes para calentar rápidamente el gránulo hasta la temperatura de fusión, a millones de grados Fahrenheit (Celsius). El calentamiento rápido de la capa externa del gránulo hace que se vaporice y se expanda rápidamente, ejerciendo presión sobre el interior del gránulo. Si los láseres suministran suficiente energía, el interior del gránulo se comprimirá lo suficientemente rápido como para inducir la fusión nuclear, lo que a su vez hace que el gránulo se caliente más. Esta condición se llama "ignición", y es el objetivo de la mayoría de los experimentos modernos de fusión por confinamiento inercial.

La principal dificultad con la fusión por confinamiento inercial es entregar suficiente potencia al gránulo para calentarlo a la temperatura de fusión antes de que el gránulo se disperse en el espacio. Para producir energía a partir de la fusión, la reacción debe superar un valor llamado criterio de Lawson, que proporciona el tiempo mínimo de confinamiento necesario para cualquier volumen de combustible. Esto requiere que pasen muchos megajulios de energía a través del sistema láser en cuestión de microsegundos; hacerlo de manera confiable, sin consumir demasiada energía, presenta un gran desafío técnico. Se ha propuesto un nuevo enfoque para el problema de confinamiento llamado "encendido rápido", en el que una sola ráfaga láser rápida enciende el gránulo después de que ya se ha comprimido. Aunque este enfoque parece prometedor en teoría, aún no se ha probado con éxito.