El sueño de una energía limpia, barata e inagotable parece más cerca, según los resultados de una investigación realizada por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Pero aún tendrá que pasar mucho tiempo hasta que la fusión nuclear tenga un uso comercial 

 @adolfoplasencia

15 de diciem­bre, 2022

Vivi­mos sumer­gi­dos en un mun­do reple­to infes­ta­do de bur­bu­jas de infor­ma­ción irre­le­van­te que sur­gen y esta­llan cons­tan­te­men­te ente­rran­do las que más intere­san. Los que las pro­vo­can intere­sa­da­men­te saben que es impres­cin­di­ble pro­vo­car la máxi­ma expec­ta­ti­va con los ingre­dien­tes ade­cua­dos para pro­vo­car un hype que podría­mos tra­du­cir por un subi­dón infor­ma­ti­vo, que es clo­na­do por los medios tra­di­cio­na­les y repli­ca­do en pocos minu­tos u horas en las redes socia­les como y si fue­ran noti­cias de obli­ga­do cum­pli­mien­to, y que se repli­can en, prác­ti­ca­men­te, en todas las por­ta­das a lo lar­go del sis­te­ma mun­dial de pro­vee­do­res de noti­cias y lue­go mul­ti­pli­ca­das por la mayo­ría del pano­ra­ma digi­tal glo­bal.

Casi nun­ca ocu­rre esto con suce­sos de cien­cia. Pero ha habi­do aho­ra una esplén­di­da excep­ción. El enor­me hype de esta sema­na es el gran logro del expe­ri­men­to del US Natio­nal Igni­tion Faci­lity (NIF), un labo­ra­to­rio de ener­gía de fusión, un avan­za­do cen­tro de inves­ti­ga­ción cien­tí­fi­ca, ubi­ca­do en el gran Labo­ra­to­rio Nacio­nal Law­ren­ce Liver­mo­re, de Cali­for­nia en el que tra­ba­jan casi 9.000 cien­tí­fi­cos, que se auto­de­fi­ne como «una ins­ti­tu­ción prin­ci­pal de inves­ti­ga­ción y desa­rro­llo para la cien­cia y la tec­no­lo­gía apli­ca­das a la segu­ri­dad nacio­nal», con 1.500 millo­nes de dóla­res de pre­su­pues­to anual.

Ha sido esa ins­ta­la­ción del Law­ren­ce Liver­mo­re, la que ha traí­do de vuel­ta a los titu­la­res de todo el mun­do el tema de la fusión nuclear, al haber alcan­za­do por pri­me­ra vez en la his­to­ria un obje­ti­vo cru­cial: pro­du­cir más ener­gía de la nece­sa­ria para ini­ciar la reac­ción de fusión nuclear.

 Si uno lee muchos de los titu­la­res sobre la noti­cia el resul­ta­do del expe­ri­men­to de fusión nuclear lo cali­fi­can en miles de ellos como «gran avan­ce» e «hito» y lo com­pa­ran con el momen­to de volar por pri­me­ra vez de los her­ma­nos Wright. Inclu­so ase­gu­ran que el día 5 de diciem­bre de 2022 será una fecha his­tó­ri­ca para la físi­ca al obte­ner­se, por pri­me­ra vez, una fusión nuclear posi­ti­va, es decir, en la que las reac­cio­nes de fusión des­en­ca­de­na­das duran­te el expe­ri­men­to gene­ra­ron más ener­gía de la sumi­nis­tra­da por el com­bus­ti­ble. Este resul­ta­do ha gene­ra­do gran expec­ta­ción por ser un gran avan­ce en la demos­tra­ción de la via­bi­li­dad de la fusión nuclear y, en par­ti­cu­lar, de la fusión por con­fi­na­mien­to iner­cial. 

 La noti­cia tie­ne, ade­más, los ingre­dien­tes de espec­ta­cu­la­ri­dad cien­tí­fi­ca con las mag­ni­tu­des ade­cua­das para con­tri­buir a ella. Cito algu­nas de la maqui­na­ria del NIF. Los com­po­nen­tes elec­tró­ni­cos que acti­van los láse­res de este expe­ri­men­to ocu­pan un espa­cio mayor que un esta­dio de fút­bol. Posee 192 rayos de neo­­di­­mio-vidrio de 1.8 millo­nes de julios de poten­cia que emi­ten a una fre­cuen­cia 1053 nanó­me­tros, den­tro una cáma­ra de 453,5 tone­la­das de peso, que mide 10 metros de diá­me­tro y ha sido cons­trui­da con pare­des de 50,8 cen­tí­me­tros de gro­sor. Tras pro­ce­sar el haz láser en 48 líneas que con­tie­nen 16 ampli­fi­ca­do­res cada una, cul­mi­na en una onda de 351 nanó­me­tros a una tem­pe­ra­tu­ra con­cen­tra­da de ¡3,3 millo­nes de gra­dos Cel­sius!

Cada una de sus ráfa­gas láser de 20 nano­se­gun­dos de dura­ción, tie­nen una poten­cia 500.000 millo­nes de vatios, mil veces el con­su­mo de ener­gía eléc­tri­ca de todo EE. UU. en ese mis­mo lap­so de tiem­po. Para evi­tar fugas de radia­ción la cáma­ra está cubier­ta por pare­des de segu­ri­dad de 1,8 metros de gro­sor. Uti­li­za el ata­que indi­rec­to por con­fi­na­mien­to iner­cial. Esto sig­ni­fi­ca que foca­li­za apun­tan­do los poten­tes 192 haces láser hacia un ‘envol­to­rio’ de mate­ria­les de alto núme­ro ató­mi­co (lla­ma­do hohl­raum), que trans­for­ma, con alta efi­cien­cia, la luz láser en rayos X que inter­ac­cio­nan fuer­te­men­te con el blan­co de deu­­te­­rio-tri­­tio, y con­si­guen una gran homo­ge­nei­dad en la pre­sión ejer­ci­da sobre el mis­mo.

El hohlraum o la paradoja de las grandes promesas

 

 Lo más intere­san­te de lo que pasa en el méto­do de accio­na­mien­to indi­rec­to de la fusión por con­fi­na­mien­to iner­cial es lo siguien­te: la cáp­su­la de com­bus­ti­ble de fusión se man­tie­ne den­tro de un hohl­raum cilín­dri­co. El micro-reci­­pie­n­­te u hohl­raum, se fabri­ca con un ele­men­to de alto núme­ro ató­mi­co, nor­mal­men­te oro o ura­nio. Den­tro del hohl­raum hay una micro­cáp­su­la esfé­ri­ca de com­bus­ti­ble que con­tie­ne com­bus­ti­ble de deu­te­rio y tri­tio (D‑T) y al inte­rior de dicha micro­cáp­su­la de com­bus­ti­ble se adhie­re una capa con­ge­la­da de hie­lo de D‑T.

La pared de la cáp­su­la de com­bus­ti­ble se sin­te­ti­za uti­li­zan­do ele­men­tos lige­ros como plás­ti­co, beri­lio o car­bono de alta den­si­dad y, en este caso, ha sido de dia­man­te. La par­te exte­rior de la cáp­su­la de com­bus­ti­ble explo­ta hacia el exte­rior al ser abla­cio­na­da por los rayos X pro­du­ci­dos por la pared del hohl­raum fuer­te­men­te irra­dia­da por los láse­res.

Debi­do a la ter­ce­ra ley de New­ton, la par­te inte­rior de la cáp­su­la de com­bus­ti­ble implo­sio­na, pro­vo­can­do la super­com­pre­sión del com­bus­ti­ble D‑T, lo que acti­va una reac­ción de fusión nuclear. En el micro­es­pa­cio del peque­ño reci­pien­te como el de la foto, un espa­cio ínfi­mo, se ha pro­du­ci­do este enor­me hito cien­tí­fi­co que estoy expli­can­do.

La cáp­su­la de com­bus­ti­ble debe ser exac­ta­men­te esfé­ri­ca, con una rugo­si­dad de tex­tu­ra infe­rior a un nanó­me­tro, para que se ini­cie la igni­ción por fusión. De lo con­tra­rio, la ines­ta­bi­li­dad hará que la fusión se des­va­nez­ca. La cáp­su­la de com­bus­ti­ble con­tie­ne un peque­ño ori­fi­cio de lle­na­do de menos de 5 micras de diá­me­tro para inyec­tar la cáp­su­la con gas D‑T.

Prudente silencio

He inten­ta­do docu­men­tar­me en la web del labo­ra­to­rio de la Natio­nal Igni­tion Faci­lity, inten­tan­do con­se­guir la opi­nión de alguno de los cien­tí­fi­cos que han pro­du­ci­do el expe­ri­men­to, pero guar­dan un pru­den­te silen­cio. Como el lec­tor pue­de com­pro­bar por sí mis­mo, todas las decla­ra­cio­nes ofi­cia­les publi­ca­das, has­ta aho­ra, son de altos ges­to­res y car­gos polí­ti­cos que son pura pro­pa­gan­da intere­sa­da. Como mues­tra, Jen­ni­fer M. Granholm, la secre­ta­ria de Ofi­ci­na de Polí­ti­ca Cien­tí­fi­ca y Tec­no­ló­gi­ca de la Casa Blan­ca (OSTP) ha decla­ra­do: «Es la pri­me­ra vez que se con­si­gue en un labo­ra­to­rio en el mun­do; en pocas pala­bras, se tra­ta de una de las haza­ñas cien­tí­fi­cas más impre­sio­nan­tes del siglo XXI». Todas son pare­ci­das.

¿Cuá­les son las pro­me­sas en un mun­do abso­lu­ta­men­te nece­si­ta­do aho­ra de avan­ces revo­lu­cio­na­rios en ener­gía lim­pias que podrían deri­var­se de este hito? Las bue­nas noti­cias, como con­se­cuen­cia del suce­so son que, este expe­ri­men­to, seña­la un camino abier­to por el que podre­mos lle­gar a pro­du­cir en la Tie­rra ener­gía con un pro­ce­di­mien­to simi­lar al que ocu­rre en la acti­vi­dad del sol y las estre­llas, la fusión nuclear, que com­bi­na con­ti­nua­men­te áto­mos de hidró­geno for­man­do helio y pro­du­cien­do así toda la luz solar y el calor que baña los pla­ne­tas.

O sea, que tal vez podría­mos con­se­guir por ese camino una fuen­te de ener­gía muy lim­pia, casi ili­mi­ta­da, bara­ta, y sin los incon­ve­nien­tes que nos han lle­va­do a la actual, pavo­ro­sa, y cre­cien­te con­ta­mi­na­ción de la atmós­fe­ra con los gases de efec­to inver­na­de­ro pro­du­ci­dos por la que­ma de com­bus­ti­bles fósi­les; pero, ade­más, sin los peli­gro­sos resi­duos radiac­ti­vos de lar­ga vida crea­dos por las cen­tra­les nuclea­res actua­les, que uti­li­zan la divi­sión del ura­nio para pro­du­cir ener­gía. Ener­gía lim­pia, ili­mi­ta­da, bara­ta y sin resi­duos noci­vos.  Una extra­or­di­na­ria­men­te bue­na noti­cia, y una enor­me pro­me­sa para la huma­ni­dad.

Y ¿cuál es la par­te nega­ti­va? Pues la que expre­san la mayo­ría de cien­tí­fi­cos y físi­cos del cam­po nos enfrían este súbi­to hype que cita­ba al prin­ci­pio, de que el cita­do camino es muy lar­go. Según ellos, que seña­lan que el expe­ri­men­to es una extra­or­di­na­ria prue­ba de con­cep­to, pero cal­cu­lan en unas cin­co déca­das, –y una gran inver­sión sos­te­ni­da, según los cálcu­los más opti­mis­tas–, el lap­so tem­po­ral míni­mo que muy pro­ba­ble­men­te debe­rá pasar obten­ga­mos ese gran sue­ño de una ener­gía lim­pia bara­ta e ili­mi­ta­da para todo el pla­ne­ta.

Hay más acto­res per­si­guien­do ese sue­ño: el ITER/DOMO de sede euro­pea, pero en el que cola­bo­ran: la Unión Euro­pea, Japón, Esta­dos Uni­dos, Corea del Sur, India, Rusia y Chi­na; y el Joint Euro­pean Torus (JET). Pero el NIT con­si­gue lle­var la delan­te­ra con el cita­do logro en esta carre­ra.

Pero hay una con­di­ción pre­via sine qua non: que en estas cin­co déca­das, los huma­nos habrán de con­se­guir tam­bién que la miti­ga­ción de la ace­le­ra­ción del cam­bio cli­má­ti­co y la des­car­bo­ni­za­ción, per­mi­tan al pla­ne­ta y a la huma­ni­dad resis­tir en un pla­ne­ta via­ble, has­ta que lle­gue el momen­to de obte­ner ese sue­ño, como dice meta­fó­ri­ca­men­te mi títu­lo, de «con­fi­nar el sol en una bote­lla que nos dará ener­gía lim­pia ili­mi­ta­da y bara­ta y sufi­cien­te para toda la huma­ni­dad» y saber ges­tio­nar sabia­men­te todo eso. Una gran pro­me­sa para un pla­ne­ta mejor y más vivi­ble.