Investigadores de la Instalación Nacional de Ignición (NIF, según sus siglas en inglés) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), de California, lograron reproducir el proceso que se registra en el corazón de las estrellas, la fusión nuclear. Así lo confirmó el Departamento de Energía estadounidense y manifestó que durante el experimento se logró que se liberara más energía que la necesaria para producir la reacción.

La fusión nuclear, según publicó CNN en español, es un proceso hecho por manos científicas que replica la misma energía que alimenta al sol. La llamada “ganancia de energía neta”, es el hito importante, un logro después de décadas de intentar obtener energía limpia e ilimitada a partir de la fusión nuclear, la reacción que ocurre cuando dos o más átomos se fusionan.

El experimento aportó 2,05 megajulios de energía y dio como resultado 3,15 MJ de salida de energía de fusión, lo que generó más del 50% más de energía de la que se introdujo. Es la primera vez que un experimento genera una ganancia significativa de energía.

Durante una conferencia de prensa, la titular del Departamento de Energía estadounidense, Jennifer Granholm, describió el hallazgo como un “gran avance científico” que conducirá a “progresos en la defensa nacional y el futuro de la energía limpia” y que este hallazgo “se verá en los libros de historia”. Por su parte, Arati Prabhakar, asesora de ciencia y tecnología de la Casa Blanca, expresó que “es un hito que llevó el trabajo de varias generaciones. Este es un hermoso ejemplo de cómo acoplar investigación básica e ingeniería. Nos llevó un siglo darnos cuenta de que las estrellas brillaban por la fusión nuclear. Y después necesitamos avances de muchos tipos para replicarlo en el laboratorio. Eso nos recuerda que aunque sepamos algo muchas veces no podemos aplicarlo de inmediato”, según consignó El Destape Web.

Los científicos de todo el mundo llevan décadas trabajando para desarrollar la fusión nuclear, considerada una fuente de energía limpia, abundante y segura que podría permitir a la humanidad romper su dependencia de los combustibles fósiles. Actualmente, las centrales nucleares utilizan la fisión, es decir, la división del núcleo de un átomo pesado para producir energía. En cambio, la fusión nuclear combina dos átomos de hidrógeno para formar un átomo de helio más pesado, liberando una gran cantidad de energía en el proceso. Este proceso es el mismo que se desarrolla dentro de las estrellas, incluido el Sol y, para poder llevarlo a cabo en la Tierra es necesario la ayuda de láseres ultrapotentes.

Para alcanzar este logro histórico, el equipo del LLNL instaló en el National Ignition Facility (NIF) 192 láseres que apuntan a un cilindro del tamaño de un dedal, donde se colocan los átomos de hidrógeno ligero que se fusionarán. Este resultado proporciona una prueba de principios físicos descritos hace décadas y es que la fusión no presenta riesgo de desastre nuclear, produce menos desechos radiactivos y, en comparación con las centrales eléctricas de carbón o gas, no genera gases de efecto invernadero.

Un avance histórico al que le falta décadas

Pese al avance histórico de este logro en materia de fusión nuclear, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que sea viable a escala industrial y comercial. Probablemente “décadas”, dijo Kim Budil, directora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, quien destacó que los desafíos son tecnológicos, puesto que hay que poder repetir el experimento muchas veces por minuto.

“Si bien estos resultados son una importante prueba de concepto, la energía obtenida no es mucha más que la necesaria para hacer hervir el agua de una pava. Hay importantes desafíos por delante que podrían llevar décadas de trabajo y otros factores que no harían fácil escalar ni difundir la tecnología”, expresó la periodista argentina especializada Nora Bär en El Destape Web.

En este sentido, Alfredo García Fernández, ingeniero y divulgador español de ciencia y tecnología nuclear, conocido en redes como @OperadorNuclear, dijo en Twitter que “ahora se abre una nueva etapa en este proyecto, en que se debe estudiar su escalabilidad y resolver múltiples desafíos técnicos y conseguir un balance adecuado de potencias”. Asimismo, expresó que “desde el punto de vista de la seguridad, podemos estar muy tranquilos. Es físicamente imposible una reacción en cadena descontrolada. Cuando se agota el combustible del objetivo, en unas pocas milmillonésimas de segundo se detiene la reacción nuclear sin riesgos”.

Cómo se produce la fusión nuclear

“Hay dos formas básicas de encarar el problema de la fusión nuclear”, explicó a El Destape Web, Ricardo Farengo, del Centro Atómico Bariloche de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). “Una es la que se está implementando en el ITER (siglas en inglés que corresponden a Reactor Termonuclear Experimental Internacional, y vocablo latino que significa ‘el camino’), que se llama ‘confinamiento magnético’. En ese caso, uno tiene el combustible a relativamente baja densidad y muy alta temperatura confinado en un volumen grande durante mucho tiempo. Lo que acaba de anunciar la gente del NIF es lo que se llama ‘confinamiento inercial’, en donde se toma una pequeña esfera de combustible de un par de milímetros y la irradia con un láser de muy alta potencia. Entonces eso se comprime y se calienta hasta que llega a la temperatura y densidad necesarias para que se produzca la fusión. Son dos métodos totalmente distintos”, afirmó.

Según detalló Farengo, el confinamiento inercial hace explotar una pequeña bomba de hidrógeno, pero con una cantidad tan mínima de combustible que produce una cierta cantidad de energía, sin causar daños. “La idea es que un reactor tendría que producir unas diez de esas explosiones por segundo. Este dispositivo por ahora hace uno o dos disparos por día”, aclaró.

El combustible es ínfimo pero la instalación para irradiarlo es equivalente al tamaño de tres canchas de fútbol. “El láser que emplean es el más poderoso que existe y dispara simultáneamente desde muchas direcciones una enorme cantidad de energía en muy poco tiempo”, subrayó Farengo. “Pero hay dos problemas. Uno es que el láser pueda entregar la necesaria cantidad de pulsos por segundo. El que se usa en el NIF no puede repetir los disparos con esa frecuencia y no se estima que esa tecnología pueda alcanzar la frecuencia necesaria. Los expertos dicen que eso no es un problema porque en el futuro se usaría una distinta, pero primero hay que construirla. Después, uno tiene que ir soltando una esferita de esas dentro de la cámara de acción a una velocidad de diez por segundo y pegándole con el láser cuando va cayendo”, afirmó.

Litio, un metal necesario para la fusión

Un dato no menor es que para la fusión hace falta litio y Argentina posee una de las reservas más grandes del mundo de este metal junto con Chile y Bolivia. “Los combustibles de fusión primarios son deuterio y tritio, los dos isótopos del hidrógeno”, explicó Farengo. “Pero el tritio no existe en estado natural, hay que producirlo dentro de reactores y se hace bombardeando litio con neutrones. Las cantidades que harían falta no son muy grandes, porque la densidad de energía es muy alta. Pero algo que nosotros deberíamos hacer, por ejemplo, es producir los compuestos de litio que se usarían en las reacciones de fusión. El agregado de valor sería enorme, porque hay que separar el litio-6 del litio-7, ya que el el primero es el que más interesa para la fusión”, concluyó.