Encuentran un nuevo camino para producir electricidad ilimitada y barata

La fusión por confinamiento inercial, en la que unos láseres calientan un combustible nuclear hasta lograr la fusión de sus núcleos, ya ha demostrado de manera experimental que es capaz de generar energía neta. Esta capacidad de producir más energía de la que el sistema necesita para funcionar es un paso clave para su viabilidad comercial y nos acerca al sueño de poder tener electricidad ilimitada y barata. Ahora, un equipo de investigadores ha creado un método más directo que puede producir la misma reacción, pero usando mucha menos energía.

Científicos del Laboratorio de Energía Láser (LLE) de la Universidad de Rochester, en EEUU, acaban de publicar dos artículos en la revista Nature Physics que demuestran la eficacia de lo que ellos llaman su "bujía" para la fusión por confinamiento inercial.

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Jesús Díaz

Lo han hecho usando el sistema láser OMEGA, que es el mayor láser académico del mundo, pero que genera una centésima parte de la energía del National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory de California. Los potentísimos láseres del NIF ya han batido en repetidas ocasiones su propia marca de generación neta de energía (ignición nuclear), aunque lo ha hecho en un reactor experimental que no está pensado para producir energía comercialmente.

"Generar más energía de fusión que el contenido energético interno del lugar donde se produce la fusión es un umbral importante", explica el autor principal del primer trabajo, el Dr. Connor Williams, ahora científico en el Sandia National Labs. "Es un requisito necesario para cualquier cosa que se quiera conseguir más adelante, como quemar plasmas o lograr la ignición".

Cómo funciona

El confinamiento inercial es la exitosa alternativa al confinamiento magnético que emplean la mayoría de los otros reactores de fusión experimentales, como el colosal ITER. Esos sistemas usan enormes imanes para mantener el combustible estable en un lugar mientras se calienta a temperaturas superiores a las del Sol.

Sin embargo, el NIF ha cosechado los mayores éxitos usando un confinamiento inercial indirecto. El NIF utiliza 192 de los más potentes láseres del mundo para calentar un pequeño contenedor con el combustible (deuterio y tritio, dos isótopos de hidrógeno) llamado hohlraum y hacer que implosione generando la fusión de los núcleos. Pero esos láseres convierten la luz en rayos X de unos 2.000 kilojulios para conseguir la reacción.

En el nuevo método es directo. Usa láseres con solo 28 kilojulios que impactan directamente en el pequeño contendor del combustible nuclear consiguiendo crear un plasma extremadamente denso y caliente que provoca las reacciones.

"Si al final se puede crear la bujía y comprimir el combustible, el accionamiento directo tiene muchas características favorables para la energía de fusión en comparación con el accionamiento indirecto", afirma Varchas Gopalaswamy, científico del LLE que dirigió el segundo estudio.

Ahora toca probarlo en grande

Los investigadores aseguran que alcanzar este nivel de rendimiento de implosión con solo 28 kilojulios les anima a aplicar este método directo con láseres de más potencia. Y reconocen que aunque la demostración del funcionamiento de su “bujía” es un paso importante, OMEGA es demasiado pequeño para comprimir suficiente combustible para llegar a la ignición.

"Tras escalar los resultados de OMEGA a energías láser de unos pocos megajulios, se predice que las reacciones de fusión se volverán autosostenibles, una condición denominada 'plasmas ardientes'", asegura Gopalaswamy. Esa reacción de fusión autosostenida es un paso fundamental para la viabilidad comercial del sistema.

Los investigadores afirman que uno de los factores clave para el éxito de estos experimentos ha sido el desarrollo de un novedoso método de simulación de implosiones basado en predicciones estadísticas y validado por algoritmos de aprendizaje automático. "Estos modelos predictivos nos permiten reducir el grupo de diseños candidatos prometedores antes de llevar a cabo valiosos experimentos", sostiene Riccardo Betti, científico jefe del LLE.