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
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.