El poder nuclear de la esfera de diamante

La fusión nuclear, una de las grandes promesas de la energía limpia, ha sido el objetivo de investigaciones y desarrollos durante décadas. El desafío consiste en hacer que los núcleos de dos átomos se unan para formar un núcleo más grande, lo que libera una gran cantidad de energía. Sin embargo, lograr este proceso de manera controlada y eficiente ha resultado ser una tarea difícil, pero una esfera de diamante podrían ser la solución.

Uno de los mayores obstáculos en la fusión nuclear es el calentamiento del plasma de hidrógeno a temperaturas extremadamente altas, en el orden de millones de grados centígrados, para que los núcleos se unan y liberen energía. La única forma conocida para lograr esto es a través de la compresión, pero esto presenta sus propios desafíos técnicos.

Es aquí donde entra en juego una diminuta esfera de diamante, que puede ayudar a superar estos desafíos y llevar a cabo la fusión nuclear.

Esta estructura, que tiene sólo unos pocos micrómetros de diámetro, se utiliza en una técnica llamada Fusión por Compresión Láser (LCF, por sus siglas en inglés). En este proceso, múltiples haces láser apuntan a la esfera de diamante, comprimiéndola hasta el tamaño de un grano de sal y emanando suficiente calor y presión para iniciar la fusión nuclear en el plasma de hidrógeno circulante.

Ésta es una tecnología prometedora para la fusión nuclear, ya que usa la energía de los haces láser en lugar de grandes equipos de compresión mecánica. Además, las esferas de diamante utilizadas en la LCF pueden soportar temperaturas extremadamente altas y altas presiones sin romperse, lo que las hace ideales para este proceso.

La fabricación de estas estructuras es un proceso complejo que involucra la síntesis de un material conocido como diamante nanoestructurado. Este material se produce calentando una mezcla de hidrógeno y metano a altas temperaturas y presiones en una cámara de alta energía. El resultado es una capa delgada de diamante nanoestructurado que se deposita en un sustrato.

A continuación, se utiliza un láser para vaporizar la capa de diamante nanoestructurado y formar una esfera de diamante del tamaño deseado. Estas esferas de diamante son extremadamente resistentes y pueden soportar temperaturas de hasta 1,000 grados centígrados y presiones de hasta 10,000 veces la presión atmosférica.

Muy cerca del objetivo

El equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore, en California, ha estado trabajando en la LCF durante más de 30 años, con avances significativos en esta tecnología. En 2018, los científicos lograron generar una pequeña cantidad de energía de fusión utilizando la LCF, aunque todavía no fue suficiente para ser económicamente viable.

Sin embargo, la tecnología sigue mejorando y se espera que siga evolucionando en los próximos años. Los investigadores también están trabajando en formas de hacer que el proceso sea más eficiente y produzca más energía, lo que lo haría viable como fuente de energía limpia y renovable.

Es así que la diminuta esfera de diamante utilizada en la LCF es un componente crucial para el futuro de la fusión nuclear y la energía limpia. Aunque todavía hay desafíos técnicos por superar, la tecnología está avanzando y se espera que se convierta en una fuente de energía viable en el futuro.