¿Por qué la fusión nuclear sería un gran avance?
Crédito: @Energy / @Livermore_Lab.
El Departamento de Energía de Estados Unidos anunció un “importante avance científico” en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, uno de varios sitios en el mundo donde los investigadores han estado tratando de desarrollar una forma de aprovechar la energía de la fusión nuclear.
Es una tecnología que puede acelerar el abandono de los combustibles fósiles, que son los principales responsables del cambio climático. La tecnología lleva mucho tiempo enfrentándose a enormes retos.
Este es un vistazo a qué es exactamente la fusión nuclear, y a algunos de los problemas que hay para volverla en la fuente de energía económica y libre de carbono que los científicos creen que puede llegar a ser.
¿QUÉ ES LA FUSIÓN NUCLEAR?
Mire hacia el cielo, está ocurriendo justo arriba de usted; las reacciones de fusión nuclear alimentan el Sol y otras estrellas.
La reacción sucede cuando dos núcleos ligeros se fusionan para formar un único núcleo más pesado. Como la masa total de ese único núcleo es menor que la masa de los dos núcleos originales, la masa sobrante es energía que se libera en el proceso, según el Departamento de Energía.
En el caso del Sol, su intenso calor —millones de grados Celsius— y la presión ejercida por su gravedad permiten que se fusionen átomos que, en otras circunstancias, se repelerían.
Los científicos han entendido cómo funciona la fusión nuclear desde hace tiempo, y han tratado de duplicar el proceso en la Tierra desde la década de 1930. Los intentos actuales se enfocan en fusionar un par de isotopos de hidrógeno —deuterio y tritio_, de acuerdo con el Departamento de Energía, que señaló que esa combinación en particular libera “mucha más energía que la mayoría de reacciones de fusión” y requiere menos calor para hacerlo.
¿QUÉ TAN IMPORTANTE PODRÍA SER?
Daniel Kammen, profesor de energía y sociedad en la Universidad de California, campus Berkeley, dijo que la fusión nuclear ofrece la posibilidad de un combustible “básicamente ilimitado” si la tecnología puede ser viable desde el punto de vista comercial. Los elementos necesarios están disponibles en el agua de mar.
También es un proceso que no produce residuos radioactivos como los de la fisión nuclear, señaló Kammen.
El 5 de diciembre de 2022 el Laboratorio Lawrence Livermore anunció que había logrado la fusión nuclear por confinamiento inercial consiguiendo, por primera vez en la historia, generar más energía que la aplicada por medio de los láseres. Antes no se había logrado la fusión nuclear con rentabilidad energética, por eso esto ha sido todo un hito científico.
La rentabilidad energética no es que la energía se genere de la nada o se viole el principio de conservación de la energía, sino que es algo tan elemental como que parte de la energía almacenada en forma de materia se transforma en energía (E=mc2). Esto lo consiguieron con 192 láseres que inyectaron una energía de 2.05 megajulios sobre la cápsula milimétrica que contiene hidrógeno, produciendo 3.15 megajulios y logrando un cociente Q de rentabilidad energética de 1.54 durante unos pocos nanosegundos.
¿CÓMO ESTÁN TRATANDO DE CONSEGUIRLO LOS CIENTÍFICOS?
Una forma que los científicos han probado para recrear la fusión nuclear involucra lo que se conoce como un tokamak, una cámara de vacío con forma de dona que utiliza potentes imanes para convertir el combustible en un plasma supercaliente (de entre 150 millones y 300 millones de grados Celsius) donde podría ocurrir la fusión.
El laboratorio Livermore utiliza una técnica distinta: Los investigadores utilizan un láser de 192 haces en una pequeña cápsula llena con combustible de deuterio-tritio. El laboratorio reportó que una prueba realizada en agosto de 2021 produjo 1,35 megajoules de energía de fusión, alrededor del 70% de la energía disparada al objetivo. El laboratorio dijo que varios experimentos posteriores mostraron malos resultados, pero los investigadores creían que habían identificado formas para mejorar la calidad de la cápsula de combustible y la simetría de los láseres.
“La característica más importante para trasladar la fusión de la teoría a una realidad comercial es conseguir que salga más energía de la que entra”, comentó Kammen.
Todavía quedan muchos retos y cuestiones por resolver para que este hito científico culmine en una tecnología que nos abastezca de energía. Para empezar hace falta que los datos anunciados por el laboratorio se publiquen y se revisen por pares, es decir, que pasen por el filtro certificador del sistema científico. También hay que tener en cuenta que los láseres necesitan energía eléctrica para funcionar, por lo que en rigor el cociente Q todavía está lejos de la ganancia de energía real requerida para la producción rentable de electricidad. Además, para que la fusión nuclear por confinamiento inercial sea escalable a una central de fusión comercial habría que lograr estirar los nanosegundos a años, manteniendo la reacción en cadena de forma continuada en el tiempo, y no solo sobre una cápsula milimétrica con hidrógeno, sino con cantidades importantes de este elemento.
Es posible que tardemos varias décadas en desarrollar una tecnología que nos permita explotar este hallazgo científico, así que esto no resolverá en el corto plazo la crisis climática en la que estamos inmersos. No obstante, este hito científico es un buen cimiento sobre el que depositar un optimismo sensato sobre el futuro, incluido el futuro medioambiental. Echar el freno no resolverá nada, solo traerá más pobreza a los más pobres. Protestar poniendo en peligro obras de arte tampoco soluciona nada. Este hito científico nos muestra que el buen camino está en la ciencia, en la investigación, el desarrollo y la innovación.
