Descubrimiento

Hallan el "Santo Grial" de la física: la lista secreta de los 20 materiales que cambiarán el mundo para siempre

Este hallazgo, combinado con el avance de tecnologías como las redes neuronales, nos acerca a una fuente de energía ilimitada y limpia.

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Los desafíos en el mundo de la energía de fusión son enormes, especialmente en el desarrollo de materiales capaces de resistir el intenso calor del plasma dentro de un reactor

Sin embargo, recientes investigaciones identificaron una lista de 21 materiales prometedores que podrían ser candidatos para su uso en reactores de fusión.

Esta lista incluye tanto opciones conocidas, como el tungsteno, junto con alternativas más exóticas que aún no fueron exploradas. 

Estos materiales ofrecen propiedades físicas sin precedentes, como una resistencia extrema al calor y a la radiación, lo que los convierte en descubrimientos emocionantes para el campo de la fusión nuclear.

 Más allá del tungsteno: la búsqueda de materiales inquebrantables para la fusión nuclear. Fuente: archivo

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La energía de fusión: el desafío de "embotellar" una estrella en la Tierra

La fusión nuclear fue durante mucho tiempo considera como una fuente de energía ilimitada que podría solucionar los problemas energéticos del mundo. 

La fusión nuclear, replicando el proceso de las estrellas en el que los núcleos atómicos se fusionan para liberar grandes cantidades de energía, tiene el potencial de generar energía limpia y sostenible

Sin embargo, lograrlo en la Tierra es un desafío enorme. A pesar de los avances, todavía existe una gran brecha entre los logros de laboratorio y su implementación práctica. El principal obstáculo son los materiales capaces de soportar las condiciones extremas dentro de los reactores de fusión.

Dentro de un reactor de fusión, las temperaturas alcanzan los 100 millones de grados, mucho más calientes que el núcleo del Sol, creando un plasma ultracaliente que interactúa con los materiales del reactor. 

Asimismo, estos materiales deben resistir no solo el calor intenso, sino también los efectos de la radiación y las perturbaciones causadas por las reacciones de fusión.  

El papel del Tungsteno en los reactores de fusión

Actualmente, uno de los materiales más prometedores para enfrentar estos desafíos es el tungsteno

Este metal es un candidato clave para el "desviador" en los reactores de fusión, una parte fundamental que ayuda a controlar el calor y las cenizas generadas por la reacción. 

De hecho, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) en Francia utiliza este material por su alta resistencia a temperaturas extremas. 

Además, a diferencia de otros materiales como el carbono, el tungsteno no retiene el tritio, el combustible de la fusión, lo que lo hace más eficiente y seguro para gestionar el combustible.

Sin embargo, los científicos continúan buscando materiales que puedan ofrecer aún mejores resultados. 

 En busca del Santo Grial de la fusión: materiales que resisten el calor extremo. Fuente: Shutterstock. 

La búsqueda de nuevos materiales

Un estudio reciente de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza fue fundamental para identificar nuevos materiales que podrían superar estas limitaciones. 

Los científicos analizaron una base de datos de estructuras cristalinas inorgánicas y seleccionaron más de 70 materiales que podrían ser más eficaces para los reactores de fusión. 

Identificaron dos propiedades clave para que los materiales sean efectivos: alta energía de enlace superficial y alta energía para formar intersticiales de hidrógeno.

Una alta energía de enlace superficial significa que los átomos del material son difíciles de liberar en el plasma, lo que contribuye a mantener la estabilidad del reactor. En cambio, una alta energía para la formación de intersticiales de hidrógeno sugiere que el material puede manejar la inserción de tritio de manera segura, evitando su acumulación. 

Lista de 20 materiales que podrían cambiar la forma en que usamos la energía para siempre

De esta manera, los expertos reconfirmaron que el tungsteno continúa siendo un material fundamental para los reactores de fusión, tanto en su forma metálica como en su variante de carburo. 

No obstante, también identificaron nuevos materiales prometedores. Entre ellos destacan el diamante, el grafito, el nitruro de boro y metales de transición como el molibdeno, el tantalio y el renio. 

Por último, también destacaron, de manera sorprendente, el nitruro de tantalio y algunas cerámicas con boro y nitrógeno como opciones viables. 

Redes neuronales y simulaciones

A medida que avanza la investigación, los científicos esperan que tecnologías emergentes como las redes neuronales y las simulaciones avanzadas puedan ayudar a predecir cómo se comportarán estos nuevos materiales en las condiciones extremas de un reactor de fusión. 

Las redes neuronales, a través del análisis de grandes cantidades de datos, pueden acelerar la selección y validación de materiales, proporcionando información clave sobre su durabilidad y eficiencia. 

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