El asturiano tras el hito en fusión nuclear de EEUU: "Cambiará el rumbo energético global"

Hace unos días, el Departamento de Energía de Estados Unidos informó en rueda de prensa de que científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que alberga la Instalación Nacional de Ignición (NIF), han logrado por primera vez la fusión nuclear con ganancia neta de energía, "un hito científico histórico" porque abre la puerta a una fuente inagotable de energía limpia. El logro ha disparado el interés de empresas privadas para invertir en la tecnología necesaria para impulsar la fusión nuclear, Estados Unidos se pone en primera posición, al menos por ahora, en la carrera energética de la fusión y los ciudadanos ya vemos salida en el laberinto de la energía. Sin embargo, los científicos se han apresurado a enfriar los ánimos y vaticinan décadas hasta que la electricidad por fusión nuclear llegue a nuestras casas.

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El físico español Tomás Díaz de la Rubia (Oviedo, 1960) es parte de esa historia: trabajó en el Laboratorio Lawrence Livermore durante 24 años, donde ocupó diferentes cargos hasta llegar a director de investigación del Laboratorio. Después de un tiempo en el sector privado, regresó al mundo académico y desde hace ocho años trabaja en la Universidad de Oklahoma, de la que es vicepresidente de investigación.

Conoce a la perfección cómo se ha logrado la fusión con ganancia energética. La construcción del NIF terminó en el año 2009, cuando era director de investigación del Laboratorio y, un año después, a través de la revista Science, los científicos del Lawrence Livermore comunicaron que era factible llegar a la fusión nuclear inercial mediante láser (concretamente 192, que son los que tiene el NIF). Ahora se tiene lo que se puede considerar la prueba definitiva de que el proyecto funciona. Y este asturiano es una pieza clave de esta historia. "Ahora, nos encontramos en un punto de inflexión, y veremos si tenemos la capacidad tecnológica para llevar esto al mercado y ponerlo a disposición de todas las poblaciones para su beneficio".

PREGUNTA. En 2010, cuando consiguieron probar que se podían alcanzar las condiciones de la fusión mediante un haz de láseres, preveían que el camino hasta conseguir ganancia energética iba a ser mucho más rápido. ¿Por qué se ha retrasado 12 años?

RESPUESTA. La ciencia es dura y la naturaleza nunca te lo pone fácil. Así pues, esos experimentos que debían llegar a ese punto de ignición eran más complicados de lo que esperábamos en un principio. A lo largo de todos estos años he seguido la evolución de los experimentos de Livermore y, con perseverancia y constancia, el grupo de científicos, ingenieros y tecnólogos han ido avanzando, entendiendo mejor la ciencia de estas condiciones tan extremas, que solo se dan en las estrellas.

En agosto de 2021 hubo unos resultados muy prometedores, donde ya se veía que la ignición estaba muy cerca, y hace unos días ya se logró reunir todas las condiciones energéticas del láser y de la diana, de tal forma que se llegó a obtener una implosión simétrica y con ella la ignición y la ganancia energética, lo cual es realmente un hito científico histórico, porque es la primera vez en la historia de la Humanidad que se consiguen las condiciones que existen en el cosmos y que solo se pueden reproducir en la Tierra sin tener ningún tipo de control sobre ellas dentro de las bombas nucleares.

Poder hacer esto en un laboratorio, bajo unas condiciones controladas, abre la posibilidad de comercializar este hito científico histórico, y desarrollar la ingeniería y las tecnologías necesarias para poder llevar esto a los mercados energéticos.

P. ¿Cómo se puede trasladar una estructura tan complicada como la del Laboratorio de Livermore a un desarrollo comercial?

R. El hito científico ha sido, quizá, más difícil de lo que esperábamos en un principio, pero ahí esta. La comercialización también va a ser complicada. Coger un grupo de láseres —como el de un centro científico experimental— y crear una planta piloto de fusión basada en la idea de que se puede comprimir un gas de hidrógeno para llegar a la fusión y a la ganancia energética va a ser difícil tecnológicamente.

Sin embargo, yo tengo mucha confianza y soy optimista respecto a que estos diseños, que comenzaron hace muchos años, y sobre los que tengo publicaciones y patentes, dentro de una o tres décadas, superarán los retos para desarrollar una planta piloto de fusión.

Habrá que crear una planta muy modular, con láseres distintos a los de ahora. La tecnología del NIF, con la que se ha creado este tipo de fusión, se inventó en los años 1980. Por tanto, la tecnología que se va a utilizar para una planta comercial será una tecnología mucho más avanzada, basada en semiconductores, en diodos de alta capacidad, y en un tipo de láser que pueda repetir no solo una vez, como en el NIF, sino 10 veces por segundo las condiciones para llegar a la ganancia energética total.

Es cuestión de escalar y de introducir y crear la manufactura de este tipo de láser innovador y llegar a esas condiciones en las que se pueda repetir lo que hoy es un experimento científico, diez veces por segundo dentro de una planta comercial de fusión. ¿Es un reto? Como todo lo que hacemos que tiene significado en el mundo y que puede cambiar el rumbo energético mundial, es un reto tremendo que merece la pena intentar.

Es la primera vez en la historia de la Humanidad que se consiguen las condiciones que existen en el cosmos

P. O sea, se puede hacer un paralelismo con los ordenadores, que en los años 50 del siglo pasado eran gigantescos y ahora, con un simple teléfono móvil se pueden hacer infinidad de cosas…

R. Todos los datos del mundo caben en un iPhone. Sí, son retos que al principio se plantean y parecen casi imposibles de alcanzar; sin embargo, la ingeniería ha logrado retos casi inimaginables, ir a Marte, a la Luna, y vamos avanzando. Con trabajo duro, y capital, y en eso están muchos gobiernos, porque hay otras formas de llegar a la fusión (habrá diversidad en el mercado). Ha habido muchas inversiones en startups de fusión, y creo que con buenos equipos y capital público y privado se podrá ir avanzando en esa comercialización.

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P. ¿Cree que España sabrá jugar un papel relevante en ese escenario?

R. En Madrid está el instituto de Fusión Nuclear de la Politécnica (que lideró durante años el profesor Perlado), que es un centro de liderazgo mundial en el tema de la fusión por láser. Lleva décadas trabajando en esto y, de hecho, cuenta con un grupo de científicos reconocidos como eminencias a nivel internacional. En 2010 firmamos un acuerdo de entendimiento entre la Universidad Politécnica y Livermore, y en estos años ha habido muchas colaboraciones cuando ya estábamos a punto de llegar a la ignición y diseñar una planta piloto. Ellos siempre han contribuido mucho, desde el punto de vista de los materiales, entre otras cosas asociadas con el diseño de la planta.

Sí, España tiene un importante papel que jugar en este tema de la comercialización y las plantas de fusión.

¿Freno al cambio climático?

P. Energía limpia para el cambio climático. Las expectativas están muy altas. ¿Realmente la fusión va a ser la solución a los problemas energéticos?

R. La fusión va a tener un papel muy importante en el futuro de la energía mundial. Es una fuente energética inagotable, es limpia, no emite gases de efecto invernadero, es sostenible y una solución energética que no produce residuos radiactivos de alta actividad. Es una fuente energética que no tiene el problema de que pueda explotar un reactor (como ha sucedido en algunos reactores nucleares), y es una fuente continua (no es intermitente como el viento o la energía solar). Continuamente estará generando energía en la red.

Es una energía que a temperaturas altas puede servir para otras cosas más allá de generar electricidad, como desalinizar agua.

De todas formas, estoy convencido de que al final habrá una variedad de fuentes energéticas que sostengan el mundo sin emitir gases de invernadero: eólica, hidrógeno, captura de carbono, etc. Son muchas las tecnologías que se están desarrollando y en conjunto abastecerán a las diferentes regiones del mundo, pero siempre hay que mirar desde la eliminación de la emisión de los gases de efecto invernadero.

"El problema del calentamiento no desaparecerá ni en una década ni en dos. Es un problema que tenemos para generaciones"

P. ¿Va a ser la energía de fusión el antídoto al calentamiento global?

R. Yo soy un tecnólogo optimista y sobre la comercialización, en la que llevo metido mucho tiempo, veo que está cerca y lo vamos a ver (si no nosotros, sí nuestros hijos o nietos). Pero el peligro climático no va a desaparecer. El ritmo al que estamos emitiendo gases de efecto invernadero a la atmósfera no ha disminuido a lo largo de todos estos años; no hemos conseguido aún cambiar la trayectoria climática del mundo. Se ha hecho mucho progreso en las tecnologías energéticas pero entre los años 1980 y 2018, la mezcla energética global ha cambiado poquísimo. El petróleo sigue ahí, empezamos a introducir coches eléctricos o híbridos, pero el problema no desaparecerá ni en una década ni en dos, es un problema que tenemos para generaciones.

Entonces, una fuente energética como la fusión, con capacidad para satisfacer la demanda y sostenible, siempre será bienvenida (a pesar de que algunas voces dicen que va a llegar tarde).

P. ¿Qué papel geoestratégico jugará la fusión?

R. Su proyección es tremenda. En principio podemos pensar en una fuente energética que se puede distribuir por todo el mundo y que el combustible que requiere son isótopos de hidrógeno que existen en todo el mundo. Podemos imaginar que todas esas tecnologías se van a desarrollar a nivel global, y si ahora Estados Unidos tiene una posición de líder, en los años próximos el ITER [basado en el confinamiento magnético] también llegará a la fusión.

Los primeros prototipos

P. ¿En qué consisten esos prototipos comerciales en los que usted está participando?

R. Durante los años que estuve en Livermore, diseñamos un prototipo de una planta de fusión. Sobre el papel estaba ahí, y ya se trabaja, junto a colaboradores, en cómo llevarla al mercado. Para ello hacen falta nuevos perfiles de científicos, de tecnólogos capaces de desarrollar la tecnología a nivel comercial. Se abre un mercado totalmente nuevo, hará falta gente preparada, y en Oklahoma estamos desarrollando un programa de tecnología, ingeniería y la sociedad de la fusión.

¿Cómo va a admitir la fusión la sociedad? ¿Cómo se va a introducir la función dentro de la sociedad? ¿Qué errores del pasado que se han cometido con otras tecnologías hay que evitar con la fusión para que el público lo acepte que la fusión va a ser beneficiosa para todos? Estamos trabajando en este campo y facilitando el acceso a la formación a jóvenes de comunidades que no tuvieron oportunidades en el pasado (como es la los indios chikasaw).

Medio vaso de agua basta para producir la electricidad de una casa durante un año

P. ¿Qué se necesita para hacer una planta de fusión?

R. En principio, los diseños en los que estamos trabajando son modulares y muy compactos. Se necesitan sales líquidas y el hidrógeno para las reacciones. Medio vaso de agua basta para producir la electricidad que necesita una casa durante un año.

Hacen falta láseres, materiales de construcción y estructurales para la cámara donde se realiza la fusión, etc. Pero es una planta compacta y modular, donde se puede estar reemplazando componente de forma continua según van haciendo falta. En principio es muy atractivo. Para imaginar como será hay que pensar más en una fábrica de semiconductores, muy limpia y aparentemente sencilla desde fuera.

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P. Aquí puede surgir el problema de los semiconductores y del interés en los nuevos materiales…

R. Sí, hay muchos intereses que resolver en este terreno. Pero la necesidad de semiconductores para una planta de fusión para los láseres, no es una demanda en el mercado tremenda, no tiene nada que ver con la de los coches. Hace falta litio, que es un material importantísimo.

P. Resumiendo, además del reto científico, la fusión plantea un reto social (convencer a la sociedad de que es una energía segura y limpia que no tiene nada que ver con la energía nuclear de la bomba atómica) y el equilibrio del comercio de materiales…

R. Desde luego, si vamos a introducir más coches eléctricos necesitaremos más litio y si vamos a crear plantas de fusión, necesitaremos litio. Es uno de los recursos más importantes.

Pero, por otro lado, el ciclo de calentamiento del líquido que transporta la energía que se crea en la fusión hacia una turbina para generar electricidad, es un ciclo cerrado, así es que no es una demanda constante de litio. Es un ciclo cerrado y una vez que el reactor está construido y el litio está dentro, ya funciona durante varias décadas. Es verdad que al principio habrá una fuerte demanda en el mercado, pero no creo que sea una demanda que vaya a cambiar la balanza geopolítica de una manera importante.

Usos médicos

P. Usted está metido en proyectos de salud. ¿Cabe esperar alguna aplicación médica de la fusión nuclear?

R. Tenemos en la universidad de Oklahoma un centro de investigación y tratamiento del cáncer. Es uno de los centros nacionales reconocidos como principales en la investigación del cáncer. Hacemos muchos ensayos clínicos con nuevos tratamientos y estamos muy volcados en intentar echar atrás estas desventajas de estas comunidades en el acceso a la salud.

P. Entonces, ¿la fusión tendrá algún papel en el tratamiento del cáncer?

R. En principio no veo que un reactor de fusión pueda tener una aplicación médica. Bueno, sí existe la posibilidad de crear isótopos dentro de un reactor de fusión, como el molibdeno 99, que puedan ser utilizados en los centros médicos. Son isótopos muy demandados en los centros médicos porque cada vez se hacen más diagnósticos basados en las técnicas radiológicas. Es posible que un reactor de fusión sirva para eso, no es uno de los intereses mayores en estos momentos, pero la posibilidad está ahí.

P. ¿Le falta algo que añadir?

R. Estamos en un punto de inflexión, donde la historia nos contará si tenemos la ingenuidad y la capacidad tecnológica para llevar esto al mercado y ponerlo a disposición de todas las poblaciones para su beneficio.

P. El hito se ha alcanzado estando ya usted fuera del laboratorio. ¿Se siente parte de esa historia?

R. Sí, sí, y muy orgulloso de todos los años que pasé en Livermore y también de lo que hago ahora.