miniatura|507x507px|Peu de foto original de YouTube: "El 5 de desembre de 2022, un equip del Laboratori Nacional Lawrence Livermore del National Ignition Facility va dur a terme el primer experiment de fusió controlada de la història per aconseguir la ignició per fusió. També conegut com a punt d'equilibri energètic científic, l'experiment va produir més energia de la fusió que l'energia làser utilitzada per impulsar-la. L'assoliment és un avenç científic important que es va trigar dècades a desenvolupar-se i proporcionarà una capacitat sense precedents per donar suport al Programa de Gestió d'Existències de l'Administració Nacional de Seguretat Nuclear i proporcionarà informació valuosa sobre les perspectives de l'energia de fusió neta." La ignició per fusió és el punt en què una reacció de fusió nuclear esdevé autosostenible. Això passa quan l'energia que s'allibera per la reacció escalfa la massa de combustible més ràpidament del que es refreda. En altres paraules, la ignició per fusió és el punt en què l'autoescalfament creixent de la fusió nuclear elimina la necessitat de calefacció externa. Això es quantifica mitjançant el criteri de Lawson. La ignició també es pot definir mitjançant el factor de guany d'energia de fusió.
Al laboratori, la ignició per fusió definida pel criteri de Lawson es va aconseguir per primera vegada a l'agost de 2021, i la ignició definida pel factor de guany d'energia es va aconseguir al desembre de 2022, ambdues pel National Ignition Facility dels EUA.
Recerca miniatura|400x400px|Esquema de les etapes de la fusió per confinament inercial mitjançant làsers. Les fletxes blaves representen la radiació; el taronja és l'energia tèrmica transportada cap a l'interior; el groc és l'energia tèrmica transportada cap a l'interior. La ignició no s'ha de confondre amb el punt d'equilibri, un concepte similar que compara l'energia total que es desprèn amb l'energia que s'utilitza per escalfar el combustible. La diferència clau és que el punt d'equilibri ignora les pèrdues a l'entorn, que no contribueixen a escalfar el combustible i, per tant, no són capaces de fer que la reacció sigui autosostenible. El punt d'equilibri és un objectiu important en el camp de l'energia de fusió, però la ignició és necessària per a un disseny pràctic de producció d'energia.
A la natura, les estrelles arriben a la ignició a temperatures similars a la del Sol, al voltant de 15 milions de kelvins (27 milions de graus F). Les estrelles són tan grans que els productes de fusió gairebé sempre interactuaran amb el plasma abans que la seva energia es pugui perdre al medi ambient exterior de l'estrella. En comparació, els reactors artificials són molt menys densos i molt més petits, cosa que permet que els productes de fusió s'escapin fàcilment del combustible. Per compensar això, es requereixen taxes de fusió molt més altes i, per tant, temperatures molt més altes; la majoria dels reactors de fusió artificials estan dissenyats per funcionar a temperatures superiors a 100 milions de kelvins (180 milions de graus F).
La ignició per fusió va ser aconseguida per primera vegada pels humans en els nuclis de les armes termonuclears detonants. Una arma termonuclear utilitza una "bugia" de fissió convencional (U-235 o Pu-239/241) per generar altes pressions i comprimir una vareta de combustible de fusió (normalment deuterur de liti). El combustible arriba a pressions i densitats prou altes per encendre's, alliberant grans quantitats d'energia i neutrons en el procés.
El National Ignition Facility del Laboratori Nacional Lawrence Livermore realitza experiments de fusió per confinament inercial impulsats per làser que aconsegueixen la ignició per fusió. Això és similar a una arma termonuclear, però el National Ignition Facility utilitza un sistema làser d'1,8 MJ en lloc d'una arma de fissió per comprimir el combustible i utilitza una quantitat molt menor de combustible (una barreja de deuteri i triti, que són tots dos isòtops de l'hidrogen). El gener de 2012, el director del National Ignition Facility, Mike Dunne, va predir en una xerrada plenària de Photonics West 2012 que la ignició s'aconseguiria al NIF a l'octubre de 2012. El 2022, el NIF havia aconseguit la ignició.
Basat en el disseny del reactor tokamak, l'ITER està pensat per mantenir la fusió principalment mitjançant l'escalfament intern per fusió i produir en el seu plasma un retorn de potència deu vegades superior. Es preveu que la construcció finalitzi el 2025.
Els experts creuen que aconseguir la ignició per fusió és el primer pas cap a la generació d'electricitat mitjançant l'energia de fusió.
Informes d'ignició del 2021 i el 2022 El National Ignition Facility del Laboratori Nacional Lawrence Livermore de Califòrnia va informar el 2021 que havia desencadenat la ignició al laboratori el 8 d'agost de 2021, per primera vegada en els més de 60 anys d'història del programa ICF. El tret va produir 1,3 megajoules d'energia de fusió, una millora de 8 vegades respecte a les proves realitzades a la primavera del 2021. El NIF estima que el làser va subministrar 1,9 megajoules d'energia, 230 quilojoules dels quals van arribar a la càpsula de combustible. Això correspon a un guany d'energia científica total de 0,7 i un guany d'energia de la càpsula de 6. Tot i que l'experiment no va aconseguir la ignició tal com la defineix l'Acadèmia Nacional de Ciències (un guany d'energia total superior a un), la majoria de les persones que treballaven en aquest camp van veure l'experiment com la demostració de la ignició tal com la defineix el criteri de Lawson.
L'agost de 2022, els resultats de l'experiment es van confirmar en tres articles revisats per experts: un a Physical Review Letters i dos a Physical Review E. Al llarg del 2022, els investigadors del NIF van intentar replicar el resultat de l'agost, sense èxit. Tanmateix, el 13 de desembre de 2022, el Departament d'Energia dels Estats Units va anunciar a través de Twitter que un experiment realitzat el 5 de desembre havia superat el resultat de l'agost, aconseguint un guany científic d'1,5, superant la definició d'ignició de l'Acadèmia Nacional de Ciències.
Referències
Categoria:Fusió nuclear