Jennifer Granholm, secretaria de Energía de EE UU, anunció este martes que los investigadores de la Instalación Nacional de Ignición (NIF, por sus siglas en inglés) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han logrado lo que se conoce como ganancia neta de energía, una victoria simbólica para la investigación de la fusión nuclear.
El avance demuestra la viabilidad básica de la energía de fusión, un objetivo que los investigadores llevan persiguiendo desde la década de 1950. Pero el experimento científico ha requerido usar los láseres más potentes del mundo y no es una vía práctica inmediata para desarrollar la energía de fusión. Harán falta muchos más avances científicos y técnicos para que la fusión deje de ser un experimento de laboratorio y se convierta en una tecnología comercial capaz de suministrar energía fiable y libre de carbono a la red eléctrica.
En las reacciones de fusión, ya sea en un reactor o en el núcleo de una estrella, los átomos chocan entre sí hasta fusionarse y liberar energía. El objetivo de la energía de fusión es obtener de la reacción más energía de la que se introduce para energizar y mantener el combustible, y hacerlo de forma controlada. Hasta ahora, eso nunca se había demostrado.
El NIF ha conseguido la reacción de fusión ha conseguido, al haber generado 3,15 megajulios de energía, más que los 2,05 megajulios proporcionados por los láseres utilizados en el reactor. El año pasado, la misma instalación produjo cerca del 70% de la energía suministrada a la reacción por los láseres. Los láseres necesitan más energía para funcionar que la que proporcionan al reactor; pero, aún así, ver una ganancia neta de energía dentro del sistema es un hito significativo.
"Es un gran estímulo para la comunidad", afirma Anne White, responsable de ciencia e ingeniería nuclear del MIT. Pero, según explica, esto no significa que mañana vayamos a ver energía de fusión en la red: "Eso no es realista".
El laboratorio utiliza el láser más grande y potente del mundo en un enfoque de la fusión llamado confinamiento inercial.
Aunque el confinamiento inercial es el primer enfoque de fusión que ha producido una ganancia neta de energía, no es el camino más probable para los posibles intentos de comercializar este tipo de energía en un futuro. Muchos científicos especializados en fusión nuclear creen que el confinamiento magnético (con un reactor en forma de donut llamado tokamak) es una opción mejor.
La ganancia neta observada en el experimento de confinamiento inercial no es trasladable a otros enfoques de la energía de fusión, como los tokamaks, ya que la física y la ingeniería necesarias para conseguirlo difieren entre los distintos conceptos, según afirma White.
Algunas empresas emergentes bien financiadas, como Commonwealth Fusion, persiguen esquemas de confinamiento magnético, mientras que Helion Energy y otras trabajan en sistemas híbridos de confinamiento magneto-inercial y otras, como TAE Technologies, se centran en otros enfoques. Y, como señala White, todos afirman que acabarán consiguiendo una ganancia neta, ya que éste es el primer paso hacia un sistema energético viable que utilice la fusión.
Aun así, haber conseguido una ganancia neta es un gran impulso para un campo que llevaba décadas persiguiendo resultados.
"Este momento es importante", afirma Michl Binderbauer, director general de TAE Technologies. Aunque la ingeniería tras los distintos enfoques de fusión sea diferente, Binderbauer considera que es "la prueba de que la energía de fusión, en su nivel más básico, puede funcionar".
El siguiente paso para la fusión tras alcanzar la ganancia neta, dice White, es producir mucha más energía de la que se suministra, en lugar de sólo un poco más. Esto es especialmente importante en los enfoques de confinamiento inercial porque los láseres no son muy eficientes, por lo que toman más energía de la red que la que proporcionan al reactor de fusión. Así que, aunque dentro del reactor había una ganancia neta de energía, en realidad para producir esos 3,15 megajulios se necesitaron unos 300 megajulios de la red.
Desde que se diseñaron los láseres para el NIF, se ha desarrollado una tecnología láser más eficiente, y los investigadores ven un camino hacia la producción de cientos de megajulios de energía en las reacciones, en lugar de sólo unos pocos, según explicó Kim Budil, director del Laboratorio Lawrence Livermore, en una conferencia de prensa tras el anuncio.
Construir reactores que puedan producir de forma fiable y repetida una cantidad significativa de energía no será una tarea trivial, y aún nos quedan muchos grandes anuncios para ver la energía de fusión en aplicaciones comerciales.
Pero lograr una ganancia neta, incluso en un reactor poco práctico de un laboratorio institucional, es un hito para la fusión. Como dijo Budil durante la rueda de prensa: "Esto demuestra que se puede hacer".