Según ha anunciado la secretaria de Estado de Energía, Jennifer Granholm, confirmando lo que adelantaron medios estadounidenses, la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en California, ha logrado un extraordinario avance en fusión nuclear. Los investigadores desencadenaron el pasado 5 de diciembre una reacción con una ganancia neta de energía, es decir: la energía generada fue superior a la transportada para provocarla.
BREAKING NEWS: This is an announcement that has been decades in the making.
On December 5, 2022 a team from DOE's @Livermore_Lab made history by achieving fusion ignition.
This breakthrough will change the future of clean power and America’s national defense forever. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ
— U.S. Department of Energy (@ENERGY) December 13, 2022
Se trata de un "gran hito", algo que "se estudiará en los libros de Historia", en palabras de Granholm, para las investigaciones en la denominada "energía de las estrellas", que busca reproducir en la Tierra las condiciones extremas que provocan reacciones de fusión de átomos de hidrógeno en el Sol. El objetivo es poder contar en el futuro con reactores capaces de generar una energía prácticamente inagotable y que no generará residuos radiactivos.
"Se trata de uno de los desafíos científicos más importantes a los que se ha enfrentado la Humanidad, y lograrlo es un triunfo de la ciencia, de la ingeniería y de la gente", señaló Kim Budil, director de la institución, en un acto en el que estuvieron presentes, además del equipo científico que lo ha hecho capaz, senadores y representantes de la administración. Llegar hasta aquí, destacó, ha llevado sesenta años. Ahora, enfatizaron, está más cerca el objetivo de la energía de fusión.
El láser más grande del mundo
El instituto estadounidense que ha protagonizado el hallazgo está dedicado a la investigación en fusión nuclear mediante confinamiento inercial, un mecanismo que intenta "llevar la materia prima a estado de plasma" mediante láseres. Las instalaciones cuentan con el láser más grande del mundo: sus 192 haces son capaces de alcanzar con una potencia de dos millones de julios, en una billonésima fracción de segundo, un objetivo de apenas unos milímetros. Su enorme potencia puede producir temperaturas extremas, de hasta cien millones de grados, y una presión hasta 100.000 veces superior a la de la atmósfera.
Además de para experimentos militares y civiles relacionados con lo nuclear, el NIF, que comenzó a funcionar en 2009, busca demostrar que es posible generar energía de fusión. En el experimento realizado el día 5, los 192 haces del láser impactaron contra una cápsula de sólo dos milímetros de diámetro cargada de isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio). La energía del láser comprimió los átomos hasta que se fusionaron creando núcleos de helio, neutrones y un extraordinario calor y, por primera vez, la energía generada (3,5 megajulios) fue mayor que la transportada por láser (2,05 megajulios).
La fusión nuclear, aún muy lejos
Para Elisa Gil, vocal de Jóvenes Nucleares, lo ocurrido supone un "gran hito" en fusión nuclear: "Es importante porque es la primera vez que se da este salto". Esto no supone, no obstante, que estemos cerca de conseguir energía eléctrica a partir de las reacciones de fusión. Hace falta, primero, que "seamos capaces de extender en el tiempo" esta ganancia de energía y después, crear un sistema capaz de generar vapor y meter energía en la red.
Gil señala cómo hace poco más de un año, en agosto de 2021, ya fue noticia que se extrajeran 1,3 megajulios de energía a partir de 1,8. El acontecimiento divulgado esta semana supone un salto a nivel científico pero aún queda "mucho camino que recorrer" para extraer esta potencia térmica de la cámara de fusión.
En paralelo a las investigaciones del confinamiento inercial discurren las relacionadas con el confinamiento magnético, la otra gran vía abierta para tratar de reproducir las inmensas fuerzas gravitatorias que generan las reacciones de fusión en las estrellas. Si en California se está experimentando con fusión nuclear mediante láser, en el enorme tokamak que se construirá en Francia, el proyecto ITER, se utilizarán imanes. "Al ser tecnologías distintas, los retos son muy diferentes", explica Gil, que enfatiza que en todo caso la "colaboración científica es íntima" entre los investigadores de estos proyectos.
En ITER, cuenta, uno de los grandes restos es controlar "la inestabilidad de los plasmas"; en el laboratorio californiano, uno de los desafíos es conseguir láseres "más eficientes". El gigantesco láser de California necesita para funcionar mucha más energía de la que luego es capaz de transportar: actualmente deposita en el blanco en torno al 1% de la energía que recibe.
Una vez los desafíos pendientes queden resueltos, el siguiente paso será la construcción de LIFE, una central eléctrica prototipo. El mismo objetivo se ha marcado ITER con la construcción de DEMO, la primera central eléctrica de fusión nuclear. El paso previo será la prueba de materiales en la instalación IFMIF DONES que se quiere levantar en Granada.