es.wedoany.com Noticia: Investigadores de la Universidad de California en Davis (UC Davis) y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Lawrence Berkeley National Laboratory) han descubierto que los materiales circundantes pueden aumentar significativamente la frecuencia de la fusión nuclear en condiciones de baja energía, dando lugar a un nuevo campo de investigación denominado "fusión impulsada por materiales".
El equipo indicó en un comunicado de prensa que los investigadores quizás ya no solo diseñen materiales para soportar las duras condiciones de la fusión, sino que puedan diseñar materiales que promuevan reacciones en condiciones específicas, de manera similar a como los catalizadores aceleran los procesos químicos.
Para probar cómo el material huésped afecta la fusión, el equipo encapsuló deuterio (un isótopo pesado del hidrógeno) en finas láminas metálicas de titanio y paladio. Utilizaron dos técnicas diferentes para cargar deuterio en los metales, luego dirigieron un haz de iones de deuterio directamente hacia las láminas cargadas en una serie de rangos de energía, midiendo la frecuencia de fusión y comparándola con reacciones en espacio abierto sin metal circundante.
La teoría física estándar predice que la tasa de fusión disminuye drásticamente cuando la energía de colisión es inferior a 2,5 kiloelectronvoltios (keV). Sin embargo, las mediciones del equipo mostraron un resultado inesperado: la tasa de fusión se estabiliza a energías más bajas, formando una meseta. En algunas muestras metálicas, la frecuencia de fusión fue aproximadamente cien mil millones de veces mayor (es decir, 1 seguido de 18 ceros) que en reacciones sin material huésped.
Este aumento significativo en la tasa de reacción se atribuye a la estructura subatómica del metal huésped. Los electrones dentro del metal y las pequeñas imperfecciones en la estructura de la lámina actúan como una capa de blindaje que envuelve los núcleos de deuterio con carga positiva. Los investigadores explican que los electrones y las imperfecciones en el material pueden haber blindado parcialmente la repulsión electrostática entre los núcleos de deuterio, facilitando su acercamiento y la fusión.
Al ajustar la estructura interna del material, el comportamiento de los electrones y la composición general, los investigadores pueden influir en la facilidad con que ocurren estas reacciones nucleares. Además de la generación de electricidad, el control de la fusión a baja energía también produce partículas subatómicas llamadas neutrones. Arun Persaud, jefe del grupo de Ciencia de la Fusión y Tecnología de Haces de Iones de la División de Tecnología de Aceleradores y Física Aplicada (ATAP) del Laboratorio Berkeley, resumió que si se comprende mejor este efecto, se crearán condiciones para diseñar nuevos materiales que puedan influir en la tasa de fusión en condiciones específicas. Los avances futuros podrían dar lugar a generadores de neutrones más compactos y eficientes, con amplias aplicaciones en escaneo de carga, ciencia planetaria, tratamiento médico y obtención de imágenes.
El trabajo del equipo estableció un método confiable y reproducible para probar cómo los metales sólidos afectan las interacciones nucleares, creando nuevos vínculos entre la ciencia de la fusión, la ciencia de materiales y la química. Este hallazgo se alinea con el trabajo en curso en el Laboratorio Nacional Ames (Ames National Laboratory), que busca comprender mejor cómo los materiales manejan las operaciones nucleares. Allí, los científicos están ampliando una herramienta de inteligencia artificial llamada DuctGPT para mejorar la predicción del comportamiento de los materiales en sistemas de fusión activa. La operación de un sistema de fusión somete los componentes circundantes a condiciones operativas severas, incluyendo altas temperaturas, radiación y estrés mecánico. Al agregar nuevos datos y modelos a DuctGPT, los investigadores pueden predecir mejor cómo se comportarán diferentes materiales con el tiempo bajo estas condiciones extremas.
