La Instalación Nacional de Ignición de EE.UU. ha logrado rendimientos energéticos aún más altos desde que alcanzó el punto de equilibrio por primera vez en 2022, pero un reactor de fusión práctico aún está muy lejos.
© Fusion experiments at the US National Ignition Facility have achieved a significant milestoneLos experimentos de fusión en la Instalación Nacional de Ignición de EE.UU. han logrado un hito importante
Las centrales nucleares actuales se basan en reacciones de fisión, en las que los átomos se rompen para liberar energía y partículas más pequeñas. La fusión funciona a la inversa, juntando partículas más pequeñas para formar átomos más grandes: es el mismo proceso que impulsa nuestro sol.
La fusión puede generar más energía sin ninguno de los residuos radiactivos de la fisión, pero encontrar la forma de contener y controlar este proceso, por no hablar de extraer energía de él, ha sido una asignatura pendiente para científicos e ingenieros durante décadas.
Los experimentos para lograrlo utilizando cápsulas de combustible de deuterio y tritio bombardeadas con láser -un proceso denominado fusión por confinamiento inercial (FCI)- comenzaron en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) de California en 2011. Al principio, la energía liberada era sólo una pequeña fracción de la energía láser aplicada, pero fue aumentando gradualmente hasta que un experimento realizado el 5 de diciembre de 2022 superó finalmente el hito crucial de alcanzar el punto de equilibrio. La reacción liberó 1,5 veces la energía láser necesaria para ponerla en marcha.
En un artículo, la National Ignition Facility (NIF) del laboratorio afirma que los ensayos realizados desde entonces han arrojado ratios aún mayores, alcanzando un máximo de 1,9 veces la energía aportada el 4 de septiembre de 2023.
Richard Town, del LLNL, afirma que las comprobaciones y dobles comprobaciones realizadas por el equipo desde el resultado de 2022 han demostrado que "no fue un destello en la sartén", y cree que aún hay margen de mejora.
Incluso con el hardware actualmente instalado en el NIF, Town afirma que es probable que los rendimientos puedan mejorarse, pero si los láseres pueden actualizarse -lo que llevaría años- las cosas podrían empujarse aún más. "Un martillo más grande siempre ayuda", afirma. "Si podemos conseguir un martillo más grande, creo que podríamos llegar a ganancias objetivo de aproximadamente 10".
Pero Town señala que el NIF nunca se construyó para ser un reactor prototipo y no está optimizado para aumentar el rendimiento. Su función principal es realizar investigaciones críticas para el programa de armamento nuclear estadounidense.
Parte de este trabajo consiste en exponer los componentes electrónicos y las cargas útiles de las bombas nucleares al bombardeo de neutrones que tiene lugar cuando se producen las reacciones del NIF, para comprobar que funcionarán en caso de guerra nuclear total. El peligro de un fallo electrónico se puso de manifiesto durante una prueba en 2021, cuando el NIF se disparó y apagó todas las luces del emplazamiento, sumiendo a los investigadores en la oscuridad. "Esas luces no estaban reforzadas, pero se puede imaginar un componente militar que tenga que sobrevivir a una dosis mucho mayor", explica Town.
Esta misión significa que parte de la investigación del proyecto sigue siendo clasificada; incluso el concepto de ICF fue un secreto clasificado en la década de 1990, dice Town.
El anuncio de que la ICF había alcanzado el umbral de rentabilidad en 2022 permitió albergar la esperanza de que la energía de fusión estaba cada vez más cerca, y esto se verá reforzado por las noticias de que se han hecho nuevos progresos. Pero hay salvedades.
En primer lugar, la producción de energía está muy por debajo de lo que se necesitaría para un reactor comercial, apenas genera suficiente para calentar un baño. Peor aún, la relación se calcula a partir de la potencia de los láseres, pero para generar esos 2,1 megajulios de energía, los láseres consumen 500 billones de vatios, es decir, más potencia que toda la red nacional estadounidense. Por tanto, estos experimentos son rentables en un sentido muy estrecho del término.
Martin Freer, de la Universidad de Birmingham (Reino Unido), afirma que estos resultados no indican que ya se puedan construir reactores de fusión prácticos. "Aún queda ciencia por hacer", afirma. "No es que sepamos las respuestas a todo esto y ya no necesitemos investigadores".
Freer afirma que, a medida que avanzan los experimentos científicos, se plantean retos de ingeniería para crear mejores materiales y procesos, lo que permitirá mejores experimentos y más avances. "Existe la posibilidad de que consigamos la fusión", afirma. "Pero los retos que tenemos son bastante empinados, desde el punto de vista científico".
Aneeqa Khan, de la Universidad de Manchester (Reino Unido), está de acuerdo en que los recientes avances en la investigación de la fusión son positivos, pero subraya que pasarán décadas antes de que las centrales eléctricas comerciales estén operativas, e incluso eso dependerá de la colaboración mundial y de un esfuerzo concertado para formar a más personas en este campo. Advierte contra la interpretación de los avances en la investigación de la fusión como una posible solución para atajar nuestra dependencia energética de los combustibles fósiles.
"La fusión llega ya demasiado tarde para hacer frente a la crisis climática. Ya nos estamos enfrentando a la devastación del cambio climático a escala mundial", afirma Khan. "A corto plazo, tenemos que utilizar las tecnologías de bajas emisiones de carbono existentes, como la fisión y las energías renovables, mientras invertimos en fusión a largo plazo, para que forme parte de una combinación energética diversa de bajas emisiones de carbono. Tenemos que arrojar todo lo que tenemos a la crisis climática."
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