Los científicos anuncian avance en la búsqueda de la energía de fusión

March 14, 2014 in Energía by Raul Canessa C.

Un equipo de científicos de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore alcanzó un hito en la búsqueda de la energía de fusión nuclear práctica mediante un proceso diseñado para el desarrollo y las pruebas de armas nucleares. El anuncio realizado el pasado 12 de febrero del 2014 afirma que el equipo utilizó una andanada del láser más poderoso del mundo para producir una reacción controlada de fusión en la cual se extrajo más energía del combustible nuclear del que se inviertió. 

Si existe un sueño en el campo de la ingeniería, entonces la fusión nuclear controlada es lo más cercano que hay a un sueño entre los ingenieros . Al conseguir aprovechar literalmente el poder de las estrellas, la fusión nuclear constituye la promesa de obtener, para todos los efectos prácticos, una fuente de energía limpia e ilimitada. Desde que la fusión obtenida por el hombre se demostró por primera vez en 1951 por medio de un dispositivo en donde la reacción de fusión nuclear es iniciada con un arma de fisión, los científicos y los ingenieros han trabajado arduamente para encontrar alguna manera para producir un reactor de fusión práctico en lugar de una bomba de hidrógeno.

 avance en el campo de la fusión nuclear

La historia del reactor de fusión es una que incluye tanto grandes avances como una frustración constante. Cuando el trabajo comenzó, se creía que el primer reactor práctico estaría listo en unos 25 años. Desde entonces y hasta la actualidad, aún sigue estando a 25 años de distancia. Esto se debe a que a pesar de que la fusión nuclear es relativamente simple en teoría, para conseguir una reacción controlada fuera del corazón de una estrella el proceso se hace extremadamente difícil. El truco está en llegar al punto de “encendido”, donde la energía liberada por el reactor es mayor que la energía invertida en la reacción misma,  de tal forma que la reacción se haga auto-sostenible.

Un reactor de fusión funciona mediante la simulación de las condiciones en el interior del sol. En pocas palabras, los átomos de hidrógeno se fusionan en el Sol debido a que su enorme masa aplasta a los átomos para formar helio, liberando enormes cantidades de energía una vez que la fuerza nuclear fuerte que los mantiene separados es superada. Una bomba de hidrógeno hace lo mismo, sólo que se utiliza una bomba de fisión para crear las condiciones necesarias durante una millonésima de segundo.

Un reactor de fusión crea las presiones y temperaturas adecuadas mediante el uso de un plasma ionizado de deuterio o tritio (isótopos de hidrógeno), el cual es confinado y comprimido por medio de campos magnéticos o rayos láser para detonar la reacción. No es sorprendente que esto requiera enormes cantidades de energía, que desencadenan diversos procesos que calientan el plasma a temperaturas increíbles.

El avance del NIF no es una ignición propiamente dicha, pero es un punto de inicio significativo. El equipo del NIF consiguió lo que se llama una “ganancia de combustible”. Utilizando una matriz de 192 láseres de alta energía los cuáles fueron dirigidos a una pequeña esfera de plástico llena de una mezcla de deuterio y tritio, los científicos sometieron a la gota de combustible criogénico a 1,9 megajulios de luz para producir temperaturas similares al Sol durante una pequeña fracción de un segundo . El resultado fue una reacción de fusión, donde la energía puesta en el combustible fue superada por la energía generada por la reacción – algo que hasta ahora nunca se ha logrado en cualquier lugar fuera de una estrella o una bomba de hidrógeno, y es diez veces superior a todo lo visto anteriormente . La clave para esto es algo que se llama “boot-strapping”.

El boot-strapping funciona mediante el uso de las partículas alfa, que son átomos de helio despojados de sus electrones. Normalmente, cuando una reacción de fusión produce tales partículas, estas escapany se llevan una parte de la energía con ellas. En el bootstrapping, se hace la mezcla de deuterio/tritio para capturar las partículas alfa, lo que calienta el plasma aún más y libera más partículas alfa para incrementar la reacción.

Según el equipo científico, la clave para el boot-strapping fue conseguir que la carcasa de plástico que contiene el combustible no se desintegrara durante la compresión bajo un pulso de láser de alta energía, mediante la alteración del tiempo del pulso para “esponjar” el plástico ablativo, lo cual lo hizo más resistente. El equipo cree que esta desintegración en las pruebas anteriores obstaculizó la reacción y al modificar el láser fueron capaces de evitar esto.

“Lo que es realmente emocionante es que estamos viendo un aumento constante de la contribución a la producción de energía proveniente del proceso de bootstrapping que llamamos auto-calentamiento de partículas alfa conforme la implosión es forzada un poco más cada vez” afirma Omar Hurricane, autor principal del reporte del equipo.

Irónicamente, la generación de energía no era el objetivo principal del equipo. El NIF fue diseñado para proporcionar datos para los modelos informáticos que simulan la explosión de una cabeza nuclear en el marco del programa de EE.UU. para producir nuevas ojivas y para asegurar que las reservas existentes siguen siendo seguros y fiables. Hasta el tratado de prohibición de pruebas nucleares, esto se hubiera hecho mediante el uso de explosiones en ensayos subterráneos, pero el gobierno de los EE.UU. ahora se basa en láseres y supercomputadoras para el Programa de Administración de Arsenales de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear.

Eventualmente, los científicos esperan que el proceso de boot-strapping dará lugar a la ignición, pero esto será en el futuro, al igual que la aplicación práctica en un reactor comercial de fusión nuclear. Actualmente, el experimento sólo es capaz de producir una ganancia neta de alrededor de un 1 por ciento. Hay más trabajo por hacer y problemas de física que deben abordarse antes de llegar al final.

918 Spyder es más rápido de lo pensado por Porsche

November 30, 2013 in Automóviles by Raul Canessa C.

Super carro híbrido Porsche 918 Spyder

Desde que el Porsche 918 Spyder debutó como un concepto que probablemente nunca llegaría a ser una realidad en el 2010 Geneva Motor Show, todos sabíamos que era rápido. Lo que nadie sabía era cuanto. En preparación para las primeras entregas del 918, Porshe ha anunciado que super automóvil híbrido superó los impresionantes estimados de rendimiento de la compañía.

El 918 Spyder con el paquete de alto desempeño Weissach – el cual añade un costo adicional de $84 000 USD al precio de $845 000 USD – es casi tan rápido como el Bugatti Veyron, siendo capaz de acelerar hasta 100 km/h en tan solo 2.6 segundos (el Veyron consigue esto en 2.5 segundos). El Spyder consigue duplicar esta velocidad en 7.2 segundos desde 0, medio segundo más rápido de lo que fue estimado originalmente. La velocidad de 300 km/h desde 0 se alcanza en 19.9 segundos, más de dos segundos más rápido de lo que se pensaba anteriormente.

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Lockheed Martin está desarrollando sucesor de SR-71

November 6, 2013 in Aeronaútica, Tecnología militar by Raul Canessa C.

SR-72, el nuevo sucesor del SR-71 de Lockeed Martin

Cuando el SR-71 Blackbird fue dado de baja en 1998 ciertamente fue un golpe doble. No solo perdió la aviación una de las aeronaves más avanzadas jamás construida, sino también una de las más hermosas. Skunk Works de Lockheed Martin ha dado a conocer que está desarrollando el sucesor del Blackbird: el SR-72. Por mediode un nuevo diseño de motor hipersónico que combina el ramjet con las turbinas, la compañía ha declarado que el SR-72 será dos veces más rápido que su predecesor con una velocidad de crucero de Mach 6.

El SR-71 Blackbird es uno de los aviones más famosos y avanzados de la historia. Fue desarrollado durante la Guerra Fría a inicios de los años 60 por Lockheed en sus instalaciones secretas de Skunk Works. Contaba con una pintura negra que cubría un fuselaje hecho a base de titanio, y fue diseñado como una plataforma de reconocimiento capaz de volar una distancia de 5400 kilómetros a velocidades supersónicas sostenidas a una altitud de 24000 metros.  Read the rest of this entry →

Disco óptico capaz de almacenar información por “mil millones de años”

October 29, 2013 in Computación, Electrónicos by Raul Canessa C.

Dispositivo óptico que puede almacenar información por mucho tiempo

Un investigador de la Universidad de Twente en Holanda, ha desarrollado un nuevo dispositivo de memoria óptica el cual está hecho de tungsteno y nitruro de silicio y que afirma puede almacenar datos con seguridad total por periodos de tiempo extremadamente largos, de hasta mil millones de años.
Los discos duros son sumamente susceptibles a campos magnéticos externos y fallos mecánicos, y tienen una duración máxima de alrededor de 10 años; de forma similar los CD, DVD y memorias USB también tienen su propio talón de Aquiles. Read the rest of this entry →

Carbino: El nuevo material más duro del mundo

October 21, 2013 in Física, Materiales by Raul Canessa C.

moleculas de carbino bajo distantas condiciones de torsión

Investigadores de la Universidad de Rice utilizaron una simulación por computadora para calcular que el carbino, una cadena monodimensional de átomos de carbono, es el doble de duro que los nanotubos de carbono y tres veces más rígido que el diamante. Si sus hallazgos son correctos y los retos para su manufactura pueden ser superados, el carbine podría convertirse en un material increíblemente útil para un amplio rango de aplicaciones. Read the rest of this entry →

Estudiantes establecen record de aceleración en auto electrico

October 15, 2013 in Automóviles by Raul Canessa C.

Record en aceleración de autos eléctricos

La mayoría de los estudiantes se muestran contentos con graduarse de la universidad con un título y buenos contactos laborales, pero un grupo de estudiantes de la Universidad de Tecnología Deft de Holanda han conseguido algo más al graduarse con un récord mundial. Este grupo estableció el récord mundial de aceleración para vehículos eléctricos.

El equipo no solo superó la marca anterior de 0-100 km/h en un automóvil eléctrico, sino que también mejoró sustancialmente sus propias expectativas. El 20 de septiembre, los estudiantes consiguieron la marca de 2.15 segundos, la cual superó el récord de 2.68 segundos por más de medio segundo. Para conseguir esto, utilizaron un auto de carreras construido por ellos mismos conocido como DUT12.  Read the rest of this entry →

Láser de estado sólido de Boeing supera las expectativas

August 26, 2013 in Física, Tecnología militar by Raul Canessa C.

nuevo láser de estado sólido de Boeing

La posibilidad de que los rayos láser hagan su aparición definitiva en el campo de batalla es cada vez mayor, sobre todo después del anuncio de Boeing de que su sistema Thin Disk Laser alcanzó niveles de potencia y eficiencia superiores a la expectativa. En una demostración para el Departamento de Defensa de Estados Unidos, la potencia del sistema láser fue un 30 por ciento superior a los requerimientos del proyecto y tiene un haz con una mayor calidad, un resultado un resultado que allana el camino hacia el desarrollo de un arma laser táctico práctica.

El Thin Disk Laser de Boeing utiliza un láser de disco delgado. También conocido como un láser de espejo activo, un tipo de láser de estado sólido que fue desarrollado en los años 90. En lugar de varillas, tal como las utilizads en la mayoría de los láseres de estado sólido, el láser de disco delgado utiliza una capa de material de emisión láser con un grosor menor al diametro del haz que emite. Esta capa actúa tanto como el medio de ganancia o amplificador del láser como el reflejo que refleja el haz. Read the rest of this entry →

El Hyperloop – Transporte del Futuro

August 15, 2013 in Transporte by Raul Canessa C.

Diseño del sistema de transporte futurista Hypeerloop

Elon Musk es el hombre detrás de Paypal, Tesla Motors y SpaceX, sin embargo últimamente está atrayendo más atención por su propuesta del sistema de transporte Hyperloop. A pesar de que se han dado a conocer pocos detalles, Musk ha declarado que el sistema serviría como una alternativa mucho más rápida eficiente para el transporte ferroviario de pasajeros tradicional. Más específicamente, le permitiría a los pasajeros viajar los 563 kilómetros que hay de Los Angeles a San Francisco en solo 30 minutos.

Muchas personas han imaginado el Hyperloop como algo similar a un tubo de vacío gigantesco con cápsulas suspendidas electromagnéticamente en su interior. Estas cápsulas serían cargadas de pasajeros y viajarían a lo largo del tubo a altas velocidades.

De acuerdo a un anuncio realizado por Musk, sin embargo, uno de los principales problemas con un diseño de este tipo sería el hecho de que la columna de aire dentro del tubo se formaría en frente de cada cápsula conforme viajara a través del tubo. Musk comparó este efecto con la resistencia que se encuentra al tratar de empujar un émbolo a través de una jeringa llena de líquido. ¿Cual es la solución de Musk? Colocar un compresor eléctrico de ventilador en la nariz de cada cápsula, el cual pudiera extraer el aire a través de él.  Read the rest of this entry →

Japón el mayor candidato para la construcción del Colisionador Lineal Internacional

January 21, 2013 in Física by Raul Canessa C.

Colisionador Lineal Internacional se construirá en Japón

De acuerdo a la revista Nature, Japón es el principal candidato para la construcción del Colisionador Lineal Internacional (ILC), por el cual tanto Estados Unidos como Europa han manifestado interés para la construcción del acelerador. Científicos e ingenieros están estudiando locaciones potenciales en Japón para la máquina cuyo costo se estima en 7 a 8 mil millones de dólares y que tendrá como objetivo complementar el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ubicado en el CERN. La cabeza del proyecto detrás del ILC, el físico Barry Barish, presentó los planos finales en una ceremonia en Tokyo a inicios del mes de diciembre del 2012.

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Científicos producen celdas solares que aprovechan luz infrarroja

July 28, 2012 in Electrónicos, Energía, Medio Ambiente by Raul Canessa C.

Celda solar transparente que aprovecha luz infrarroja

Un equipo de científicos de la Universidad de California, Los Angeles (UCLA) ha desarrollado un nuevo tipo de celda solar que es transparente casi en un 70 por ciento a simple vista. Las celdas plásticas, que emplean luz infrarroja en vez de luz visible, también son más económicas que otros tipos de celdas debido a que están hechas por medio de un proceso de solución de polímero bastante barato y tecnología de nanocables, lo que podría llevar al desarrollo de ventanas solares más baratas.

Los paneles solares en principio son una buena idea, el único problema es que ocupan espacio. Para que el consumo eléctrico de un edificio pueda se proveído por paneles solares es necesario cubrirlo por completo por estas. Dado a las personas les gusta tener ventanas y poder mirar hacia afuera, esta no es una solución factible. Aún alimentar con energía solar aparatos pequeños puede resultar complicado ya que los paneles son demasiado voluminosos, ocupan áreas que son requeridas para otros propósitos o deben ser colocados en lugares realmente inconvenientes como la parte trasera de un teléfono. Si las celdas solares fueran películas delgadas a través de las cuáles pudiésemos ver, entonces podríamos convertir ventanas y pantallas de tabletas en paneles solares. Read the rest of this entry →