La Casa Blanca anunció por medio del Departamento de Energía un avance científico en la generación de energía a través de la fusión. Este podría ser un primer paso en el camino a una fuente de energía limpia y barata, así como “potencialmente inagotable”. Jennifer Granholm, secretaria de Energía, lo definió como “uno de los logros científicos más impresionantes del siglo XXI”.
Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en California, Estados Unidos, donde se alberga la Instalación Nacional de Ignición (NIF, por su siglas en el inglés), el láser más grande del mundo, buscaron generar energía de la fusión atómica del hidrógeno al someterlo a condiciones similares a las del sol o cualquier otra estrella.
Básicamente, el 5 de diciembre a las 1:03 horas, los científicos dirigieron 192 láseres gigantes hacia un pequeño cilindro del tamaño del borrador de un lápiz, que contenía una protuberancia congelada de hidrógeno encerrada en un diamante. Los rayos que entraron por la parte inferior y superior del cilindro vaporizaron el contenido.
Por breves momentos, menos de unas 100 billonésimas de segundo, 2.05 megajulios de energía (equivalente a la energía liberada por 450 gramos de dinamita) se dirigieron al contenido del cilindro. Como resultado, se obtuvo la fusión, que transportó tres megajulios de energía, es decir, hubo un factor de ganancia de 1.5, colocando el resultado en el umbral de la ignición (explicado en una gráfica por The Guardian).
Esto quiere decir que se obtuvo más energía de la que se invirtió, algo que no se había logrado nunca antes. Un solo kilogramo de combustible sometido a fusión, formado por isótopos más pesados de hidrógeno llamados deuterio y tritio, podrían proporcionar tanta energía como 10 millones de kilogramos de combustible fósil. Sin embargo, aún faltan varias décadas para llevar esto a una realidad comercial.
En términos sencillos, la fusión ocurre cuando dos núcleos se combinan para formar uno nuevo. Es un proceso que se da de forma natural en el sol y otras estrellas. Para lograrlo, hay que generar y mantener el plasma, un estado de la materia con una gran temperatura, en donde los electrones se pueden liberar de los núcleos atómicos.
Cada par de núcleos, en este caso de hidrógeno (Deuterio y tritio), que se fusionan produce un núcleo de helio más ligero y un estallido de energía. La energía logra liberarse porque la masa del núcleo unido es menor que la masa de los protones y neutrones que lo componen. El déficit se convierte en energía. Esto se explica con la ecuación más conocida de Albert Einstein: E=mc2.
Si bien es una noticia que ha emocionado al mundo de la ciencia, ya que es una prueba de que se puede generar ignición en laboratorio, el inicio de una ruta hacia energías más limpias y baratas aún está en una primera etapa. Se requiere mucha investigación, desarrollo tecnológico e inversión económica para que la producción de energía por ignición sea comercial. Además, este es un proceso que podría tardar décadas de investigación.
On Dec. 5, 2022, a team at LLNL's @lasers_llnl conducted the first controlled fusion experiment in history to achieve fusion ignition. Also known as scientific energy breakeven, the experiment produced more energy from fusion than the laser energy used to drive it. pic.twitter.com/t9htICEcuh
— Lawrence Livermore National Laboratory (@Livermore_Lab) December 13, 2022
Creo que está pasando a un primer plano y, probablemente, con un esfuerzo y una inversión concertados, unas pocas décadas de investigación sobre las tecnologías subyacentes podrían ponernos en condiciones de construir una planta de energía.
—Kimberly S. Dudil, directora de Lawrence Livermore
El láser con el que se realizaron los disparos es el más poderoso del mundo, pero fue desarrollado con tecnologías de hace décadas. Es del tamaño de un estadio deportivo y se diseñó para experimentos de física básica y no como el prototipo de un generador eléctrico.
A pesar de que la energía obtenida por la ignición superó a la que se invirtió en el disparo de los láseres, se requirieron extraer 300 megajulios de la red eléctrica. Un enfoque de fusión láser requeriría láseres tan veloces como una ametralladora, aproximadamente 10 disparos por segundo. Según el doctor Mark Herrmann, director del Programa de Diseño de Armas de Livermore, se requieren “ganancias de 30 a 100 para obtener más energía para una planta de energía”.
Los costos económicos de estos experimentos son altos y los resultados, si bien son de gran impacto, por ahora no son una solución a la crisis energética ni a las crisis climáticas que impactan a todo el mundo. Tan solo el NIF costó 3500 millones de dólares y escalarlo hacia un servicio global está lejos de presentarse en los próximos años.
Entiendo que todos quieran pensar en esto como la gran solución a la crisis energética. No lo es, y quienquiera que lo diga con alguna certeza está engañando. Es muy poco probable que la fusión tenga un impacto en una escala de tiempo lo suficientemente corta como para afectar nuestra actual crisis de cambio climático, por lo que no debemos cejar en nuestros esfuerzos en ese sentido.
—Justin Wark, profesor de física en la Universidad de Oxford y director del Centro de Ciencias de Alta Densidad de Energía de Oxford
