National Ignition Facility

  La instalación NIF (National Ignition Facility), es el gran proyecto de Estados Unidos de fusión inercial, tratándose principalmente de una instalación militar, cuyo objetivo básico es el mantenimiento de la competencia en el ámbito de la simulación de armas nucleares por medio de la realización de microexplosiones nucleares controladas.

Conocimientos adicionales recomendados

Procedimientos normalizados de trabajo (PNT) para la comprobación de balanzas

Cómo realizar un pesaje correcto

¿Cómo garantizar resultados de pesaje exactos cada día?

Energía de fusión

De las dos opciones existentes para conseguir alcanzar la fusión para la producción de energía se han desarrollado (o se están desarrollando) grandes instalaciones que pretenden la demostración de la posibilidad de dicha producción.

Para el confinamiento magnético se va a construir en Francia ITER y posteriormente está previsto construir la instalación DEMO que será la que realmente demuestre la viabilidad de uns instalación industrial.

Para el confinamiento inercial se han construido o se están construyendo diversas instalaciones, siendo NIF y Laser MegaJoule (LMJ) las más importantes de ellas.

Funcionamiento

NIF posee 192 láseres de neodimio vidrio de 1.8 MJ, emitiendo en una longitud de onda de 0.35 mm y con una duración de pulso de unos 16 nanosegundos.

Utiliza el ataque indirecto. Esto significa que focaliza los 192 haces láser en un envoltorio de alto Z (llamado holraum) que transforma, con una eficiencia alta, la luz láser en rayos X que interaccionan fuertemente con el blanco de deuterio-tritio, y consiguen una gran homogeneidad en la presión ejercida sobre el mismo.

Ensayos nucleares

Este tipo de instalaciones están surgiendo debido a la prohibición de ensayos nucleares en superficie, con lo que se hizo necesaria la simulación mediante pequeñas explosiones controladas. La instalación equivalente en Francia es el Laser MegaJoule.

Estado actual

Finalizada su construcción el año 2003, el NIF se encuentra en el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), y se ha construido con un coste inicial de 1200 millones de dólares.

La producción de energía para aplicación civil es, de todos modos, un objetivo a largo o muy largo plazo para este tipo de instalaciones. Posiblemente se sustituirían los haces láser por haces de iones, que conseguirían un mayor rendimiento energético.

Ventajas sobre el confinamiento magnético

Las ventajas de una instalación de confinamiento inercial respecto de una de confinamiento magnético son:

1. No es necesario crear un alto vacío en torno al blanco, condición imprescindible en el caso de los plasmas utilizados en el confinamiento magnético,
2. tampoco es necesario crear sistemas de confinamiento del combustible nuclear,
3. las paredes estructurales afectadas por la radiación generada en las reacciones de fusión, no deben ser sustituidas periódicamente debido a los daños producidos por esas radiaciones.
4. También resulta más fácil proteger la estructura de la máquina de fusión inercial frente a las radiaciones. Normalmente esto se hace con duchas de litio líquido que además es productor de combustible adicional. Esta característica supone una mayor protección para toda la instalación, incluida la instrumentación necesaria para el control de las reacciones, así como una reducción importante en la cantidad de residuos radiactivos generados. Esta solución será probada para el confinamiento magnético en ITER.
5. Los niveles de radiactividad en los componentes de una instalación de fusión magnética en funcionamiento son mayores que en una de fusión inercial, lo que obligará inevitablemente a unos tratamientos más costosos de los residuos generados, como serán la telemanipulación para la retirada y sustitución de elementos irradiados, así como la posibilidad de la necesidad de almacenamientos geológicos profundos para mantener durante el periodo necesario los residuos con una alta actividad.

Un sistema de fusión necesitará una cantidad diaria cercana al medio kilo de tritio para su combustible. El tritio es un producto residual de los actuales reactores de fisión, no encontrándose en la naturaleza en cantidades significativas. No es así con el deuterio ²H, que se encuentra de forma natural mezclado en el agua junto al isótopo de hidrógeno ¹H más común. Ese tritio, si se recogiera de todos los lugares en donde puede encontrarse actualmente, se encontraría en unos cuantos kilos como máximo (3∙10²⁶ núcleos de tritio por kilogramo).

Para solventar esta pega, en las instalaciones de fusión inercial se ha recurrido al uso de unas duchas de litio líquido que generan tritio suficiente, al interaccionar con los neutrones procedentes de fusiones anteriores, para no necesitar una reintroducción continuada de ese isótopo del exterior de la instalación, siendo suficiente un reciclado de los materiales procedentes del interior de la cámara de fusión para generar nuevos elementos de combustible.

Se ha estimado que la realización de un experimento de ignición será cinco veces más barato en el caso de la fusión inercial que en el caso de la fusión magnética.

Véase también:

• energía de fusión
• confinamiento magnético
• energía nuclear
• ITER

Enlaces externos

Página web del National Ignition Facility (en inglés)