Dr. José Manuel Nieto Jalil
Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Sur Tecnológico de Monterrey Campus Puebla
En días pasados, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Estados Unidos confirmó que logró generar una fusión nuclear que produjo más energía de la que necesitaba para arrancar el sistema.
Recordemos que, en agosto de 2021, gracias al más potente láser jamás concebido instalado en el Centro Nacional de Ignición (NIF, por sus siglas en inglés), científicos se acercaron a este resultado.
Un año y medio después, la ilusión se ha tornado en realidad: finalmente, han conseguido generar más energía con la reacción de la que se necesita para activarla. Un hito histórico aplaudido por toda la comunidad científica.
En rueda de prensa, la secretaria de Energía de Estados Unidos Jennifer Granholm, junto a la directora de la política de Ciencia y Tecnología de la Casa Blanca, Arati Prabhakar, y otros responsables gubernamentales y científicos anunciaron este hito destacando que estos resultados sólo constituyen el inicio de grandes logros.
El hito científico es real, pero la humanidad sigue muy lejos de poder aprovechar las reacciones que se producen en el interior de las estrellas para generar energía limpia, barata y estable. Sin duda, es un hito científico importantísimo, pues nunca se había conseguido tener una ganancia neta positiva. Los resultados obtenidos abren las puertas a investigaciones sobre estados extremos de la materia, a comprender mejor cómo es la energía que alimenta nuestro Sol.
Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han insistido que aún quedan muchos datos que hay que analizar en profundidad antes de que sean revisado por expertos independientes y publicado en una revista científica.
Cuando esto ocurra, se abrirán nuevos caminos para que otros grupos científicos profundicen en la investigación y se puedan proponer nuevas variantes o mejoras. Los científicos responsables del proyecto destacan que todavía hay obstáculos significativos no sólo a nivel científico, sino también tecnológico, por lo que aún quedan décadas hasta conseguir un reactor comercial.
Para obtener este gran hito de la ciencia los investigadores requirieron 2,05 megajulios para encender el reactor, pero se generaron 3,15 megajulios, lo que daría una ganancia positiva de más de 1 megajulio. La clave, precisamente, ha sido el potente láser del NIF, que en realidad son 192 haces apuntando con un margen de error de apenas el grosor de un cabello humano a una minúscula cápsula de oro, repleta de deuterio y tritio. Gracias a la enorme presión que se ejerce sobre esta el material, se generó la reacción, que solo duró muy poco, aunque un tiempo suficiente para lograr demostrar que el sistema funciona y que la energía extrema que enciende a las estrellas puede ser replicada aquí, en la Tierra.
Los antecedentes de este gran logro iniciaron en los años 60 cuando científicos de Livermoore dirigidos por John Nuckolls plantearon la hipótesis de que los rayos láser podrían ser utilizados para conseguir una ignición por fusión. A partir de entonces comenzaron a crear un sistema láser que en la actualidad ocupa un edificio de diez pisos del tamaño de tres campos de fútbol americano y que tardó 12 años en ser completado tal y como se encuentra en la actualidad.
A pesar del avance del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, su sistema, de momento, es difícilmente escalable a un reactor de fusión comercial. En este aspecto, el proyecto más adelantado es el del Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER). Este reactor, que se está construyendo en la actualidad en Cadarache (Francia), planea llevar a cabo sus primeros experimentos con una ganancia diez veces más potente que la del NIF, en 2028.
ITER será el primer dispositivo de fusión que mantendrá la fusión durante periodos largos de tiempo y el primer en poner a prueba las tecnologías integradas, materiales y física necesarios para la producción comercial de la electricidad de fusión.
Las investigaciones para conseguir la fusión nuclear no son nuevas, muchos países están detrás de conseguir la energía de fusión.
El proyecto ITER es una colaboración mundial de 35 países: los 27 de la Unión Europea, Suiza, Reino Unido, China, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos. Pero cada país también tiene sus propios experimentos: aparte del estadounidense del laboratorio Lawrence Livermore en Estados Unidos, en Europa está el JET (siglas de Joint European Torus); China tiene varios soles artificiales bastante exitosos y Corea del Sur también ha comenzado sus propios experimentos.
El modelo utilizado por los científicos estadounidenses se basa en el confinamiento inercial, los de tipo tokamak, como JET, los prototipos asiáticos o el futuro ITER, tienen más posibilidades de convertirse en una solución viable para llevar la energía de fusión a una planta energética conectada, por ejemplo, a una red eléctrica que nos permita encender la luz de la cocina con la energía de las estrellas. Estos dispositivos, ideados en los años 50 en la antigua Unión Soviética, son una especie de rosquilla hueca. En su interior, se inyecta una pequeña cantidad de este combustible formado por hidrógeno, deuterio y tritio, que se calienta a altas temperaturas y se convierte en un plasma ionizado que alcanza los 150 millones de grados Celsius, produciéndose la fusión.
Aunque está más cerca de ser un sistema escalable que el del laboratorio estadounidense, uno de los principales escollos para su implementación ha sido obtener un campo magnético lo suficientemente potente para mantener confinado el material y mantenerlo lo suficientemente alejado de las paredes metálicas.
Por ahora, la comunidad científica acoge el anuncio con prudencia. Más allá de que sea un hito a nivel investigación, la fusión nuclear como fuente estable de energía para uso humano aún está lejos. Lograr una fuente de energía estable, barata, limpia y virtualmente infinita marcaría un antes y un después para la humanidad. Sin embargo, todavía falta mucho tiempo para que la fusión sea una alternativa real para la producción eléctrica.
La fusión es la fuente de energía más prometedora hasta la fecha: limpia, sostenible, infinita, inagotable, porque el combustible básico es el deuterio, que está en el agua del mar en grandes cantidades.
Es una apuesta a largo plazo y no una solución que vaya a estar disponible para acometer la descarbonización urgente del sistema energético que necesitamos para mitigar el cambio climático.
Los efectos de la crisis ambiental son cada vez más evidentes, pero para disponer de la energía de fusión faltan varias décadas, en el mejor de los casos.
