La secretaria de Energía de Estados Unidos, Jennifer Granholm, anunció este martes un “gran avance científico” en los esfuerzos iniciados hace décadas para controlar la fusión, la energía que ilumina el Sol y las demás estrellas.
Por primera vez, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California produjeron más energía en una reacción de fusión de la empleada para provocarla, algo llamado ganancia neta de energía, según un funcionario del gobierno y un científico familiarizado con la investigación. Ambos hablaron bajo condición de anonimato porque no estaban autorizados a comentar el descubrimiento antes del anuncio.
El logro se consiguió en el NIF (National Ignition Facility) que pertenece al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) del Departamento de Energía de Estados Unidos, cerca de San Francisco.
Los defensores de la fusión confían en que algún día pueda producir energía casi ilimitada y libre de emisiones de dióxido de carbono, lo que desplazaría los combustibles fósiles y otras fuentes tradicionales de energía. Aún quedan décadas para producir energía con fusión que dé servicio a viviendas y negocios, pero los investigadores señalaron que aun así, era un progreso significativo.
“Es casi como empezar a disparar un arma”, dijo el profesor Dennis Whyte, director del Centro de Fusión y Ciencia de Plasma en el Massachusetts Institute of Technology y líder en investigación de fusión. “Debemos trabajar hacia poner sistemas de energía de fusión disponibles para abordar el cambio climático y la seguridad energética”.
La ganancia neta de energía ha sido un objetivo esquivo porque la fusión ocurre a temperaturas y presiones tan altas que es increíblemente difícil de controlar.
La fusión funciona presionando átomos de hidrógeno entre sí con tanta fuerza que se combinan para formar helio, lo que libera una enorme cantidad de energía y calor. A diferencia de otras reacciones nucleares, no crea residuos radiactivos.
Se han invertido miles de millones de dólares y décadas de trabajo en la investigación de fusión, que han producido resultados emocionantes... durante unos segundos. Los científicos de la Instalación de Ignición Natural, la división de Lawrence Livermore donde se logró el avance, emplearon en otra ocasión 192 láseres y temperaturas varias veces más altas que la del centro del Sol para crear una reacción de fusión extremadamente breve.
Los láseres dirigen una enorme cantidad de calor sobre una pequeña lata de metal. El resultado es un entorno supercalentado de plasma donde puede producirse la fusión.
Riccardo Betti, profesor de la Universidad de Rochester y experto en fusión de láser, dijo que un anuncio sobre ganancia neta en una reacción de fusión sería significativo, aunque aún queda mucho antes de que el resultado produzca electricidad sostenible.
Comparó el logro con el descubrimiento de que refinar el petróleo en gasolina y prenderle fuego podía producir una explosión.
“Aún no tenemos el motor y aún no tenemos los neumáticos”, explicó Betti. “No podemos decir que tengamos un auto”.
Controlar la física de las estrellas es increíblemente difícil. Whyte señaló que ha sido un desafío alcanzar este punto porque el combustible tiene que estar más caliente que el centro del sol. El combustible no quiere mantenerse caliente, sino filtrarse y enfriarse. Contenerlo es un desafío increíble, señaló.
El camino hacia la fusión nuclear
La fusión nuclear se ha estudiado durante al menos cinco décadas, con la esperanza de recrearla como una nueva fuente que proporcione energía ilimitada y libre de carbono, sin los desechos nucleares creados por los reactores nucleares actuales.
Los defensores de la fusión esperan que algún día pueda producir energía casi ilimitada y libre de carbono, desplazando a los combustibles fósiles y otras fuentes de energía tradicionales. Todavía faltan décadas para producir energía que impulse hogares y negocios a partir de la fusión. Pero los investigadores dijeron que, no obstante, era un paso significativo.
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.
La fusión nuclear ocurre cuando dos o más átomos se fusionan en uno más grande, un proceso que genera una gran cantidad de energía en forma de calor.
Los proyectos de fusión utilizan principalmente los elementos deuterio y tritio, ambos isótopos de hidrógeno. El deuterio de un vaso de agua, con un poco de tritio añadido, podría alimentar una casa durante un año. El tritio es más raro y más difícil de obtener, aunque se puede fabricar sintéticamente.
La secretaria de Energía de Estados Unidos, Jennifer Granholm, fue la encargada de anunciar en vivo el éxito histórico que alcanzó el NIF la semana pasada, concretamente, el haber alcanzado la fusión nuclear por primera vez en el mundo.
“Es la primera vez que se hace en un laboratorio en el mundo. Esta ignición nos permite replicar un hito que solo ocurre en las estrellas. Esto permite también eliminar los combustibles fósiles y la contaminación ambiental. Y Estados Unidos lo ha logrado porque ha apostado e invertido en ciencia básica y en investigación”, precisó Granholm.
La ciencia de la fusión nuclear se basa en unir dos átomos a velocidades increíblemente altas y transformar la energía de esa reacción en electricidad que puede alimentar casas y oficinas sin emitir carbono al aire ni arrojar desechos radiactivos al medio ambiente.
Se han invertido miles de millones de dólares y décadas de trabajo en la investigación de la fusión que ha producido resultados estimulantes, por fracciones de segundo. Anteriormente, los investigadores de la Instalación Nacional de Ignición, la división de Lawrence Livermore donde tuvo lugar el éxito, utilizaron 192 láseres y temperaturas varias veces más calientes que el centro del sol para crear una reacción de fusión extremadamente breve. Los láseres concentran una enorme cantidad de calor en una pequeña lata de metal. El resultado es un entorno de plasma sobrecalentado donde puede ocurrir la fusión.
