«Aún faltan décadas para poder contar con centrales de fusión nuclear»

¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión nuclear es una reacción en la que dos núcleos de átomos ligeros, principalmente núcleos de hidrógeno, se unen para formar otro núcleo más pesado, liberándose energía en el proceso. Ahora bien, para que esto suceda, la materia tiene que estar a una temperatura muy elevada. Esta unión ocurre de manera natural en las estrellas como el Sol, pero en el laboratorio se precisa de un mecanismo externo como los haces láser muy potentes para forzar y desencadenar dicho proceso.

¿En qué se diferencia de la fisión?

La fusión consiste en unir núcleos ligeros, mientras que la fisión es una reacción en la que se rompen átomos pesados, típicamente átomos de uranio. En términos relativos a la cantidad de combustible usado, la fisión nuclear genera menos energía que la fusión. Por tanto, esta última es más eficiente desde el punto de vista energético.

¿Lo que ha conseguido el National Ignition Facility –NIF– del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore es la ignición por fusión?

Efectivamente. La ignición es la palabra técnica que empleamos para referirnos, entre otras cosas, al escenario en el que la energía liberada por reacciones de fusión nuclear supera la cantidad de energía depositada en el blanco –la pequeña cápsula esférica que contiene el combustible– por el sistema láser.

"Uno de los retos es minimizar la energía láser necesaria para lograr una producción a gran escala"

¿Por qué ha sido tan significativo este experimento del NIF?

Por primera vez en la historia, la cantidad de energía liberada por reacciones de fusión ha superado la energía depositada por el sistema láser sobre el blanco, es decir, se ha logrado una ganancia neta de energía. Sin embargo, para valorar con exactitud los resultados, hay que esperar a que estos sean revisados y publicados oficialmente en una revista científica.

¿En qué se diferencia del hito anunciado en 2021?

Los experimentos en el NIF son de confinamiento inercial por irradiación indirecta: la luz láser realmente incide en las paredes internas de una cápsula cilíndrica y se transforma en rayos X. Son estos los que finalmente alcanzan la pequeña pelota de combustible –del tamaño de un grano de pimienta– situada en el centro de la cápsula. En 2021 se consiguió un récord de energía producida por fusión, superando la energía de los rayos X que incidieron en el blanco, pero no la energía inicial del sistema láser. Ahora, en cambio, sí se ha logrado una ganancia neta de energía por fusión.

¿Es cierto que la fusión nuclear es una energía limpia, económica e infinita?

Es pronto para predecir el coste de producción comercial de energía por fusión, ya que aún queda un largo camino y distintos desafíos tecnológicos por superar. No obstante, podemos decir que se trata de una energía inagotable porque utiliza como combustible isótopos de hidrógeno, concretamente deuterio y tritio. El deuterio puede obtenerse del agua del mar, mientras que el tritio puede generarse fácilmente a partir de litio. Asimismo, es limpia porque no genera residuos radiactivos, sino núcleos de helio y neutrones.

¿Por qué se dice que el experimento del NIF reproduce un sol en miniatura?

La energía que nos llega del Sol es energía de fusión. En una estrella, la gravedad es muy alta y los núcleos de hidrógeno se fusionan de manera espontánea debido a la acción de la fuerza gravitatoria. Sin embargo, en nuestro planeta no tenemos de manera natural las condiciones de densidad y temperatura que existen en una estrella, por lo que tenemos que forzar dichas condiciones por otros medios. Como mencionaba anteriormente, en el caso de la fusión nuclear por confinamiento inercial se utilizan láseres muy potentes.

"La energía de fusión no genera residuos radiactivos, sino núcleos de helio y neutrones"

¿Cuánto cree que se tardará en contar con las primeras plantas de producción?

Sinceramente, creo que aún tendrán que pasar décadas para contar con centrales de fusión nuclear porque quedan distintos desafíos tecnológicos por vencer. Por ejemplo, alguien se puede preguntar cuánta energía en términos absolutos se produjo en este experimento del NIF. Pues bien, el sistema láser liberó 2,05 megajulios de energía, y la energía producida por fusión fue de 3,15 megajulios. Es decir, la ganancia fue de aproximadamente un 50% y se produjo una energía neta de alrededor de 1 megajulio. Si para que se entienda mejor expresamos esta cantidad en kilocalorías, obtenemos un valor de 240, o sea, el equivalente energético a cuatro yogures. El éxito radica en que para ello se ha necesitado apenas un miligramo de combustible. Ahora bien, para que el proceso sea rentable desde el punto de vista comercial, necesitaríamos repetir el experimento del NIF varias veces por segundo y producir energía de forma continua. Otros retos pasan por minimizar la energía láser necesaria y mejorar la tecnología de fabricación de blancos para lograr una producción a gran escala.

¿Está participando la ULPGC en investigaciones vinculadas a este campo?

Los Investigadores de la División de Interacción Radiación-Materia del Iunat llevan décadas trabajando en proyectos que tienen este tema como telón de fondo. En la actualidad, estoy participando en una colaboración internacional que también cuenta con la presencia de científicos de la Universidad de San Diego –California–, la Universidad de Burdeos, la Universidad de Valladolid, el Imperial College –Londres– y el Lawrence Livermore National Laboratory. Nos han aceptado una propuesta experimental que se llevará a cabo, precisamente, entre 2024 y 2025 en el NIF. Trataremos de comprender mejor el proceso de implosión. Nuestro objetivo principal se va a centrar en investigar si es posible mejorar el rendimiento de este fenómeno aplicando campos magnéticos.

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