Después de décadas de investigación, los científicos han alcanzado un hito importante en el futuro de la energía.

Por Germán López

The New York Times

Inspección de un ensamblaje óptico final en la Instalación Nacional de Ignición en California. Jasón Laurea/Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Poder de las estrellas

Si te gusta la ciencia ficción, es posible que hayas oído hablar de la fusión nuclear. En el mundo real, la fusión es lo que alimenta al sol. En algunos cuentos de ciencia ficción, los humanos en un futuro lejano han aprendido a manejar la fusión para una fuente de energía única y definitiva, una que es abundante y no contamina el medio ambiente ni libera niveles peligrosos de desechos radiactivos.

Ayer, los científicos del Departamento de Energía anunciaron un avance que podría ayudar a hacer realidad esa visión de ciencia ficción. Después de décadas de intentos, los científicos llevaron a cabo por primera vez una reacción de fusión nuclear que produjo más energía de la que se utilizó. Detrás de esa descripción técnica hay un avance simple pero importante: los humanos pueden aprovechar el proceso que impulsa a las estrellas a producir energía en la Tierra.

“Es un verdadero momento científico”, me dijo mi colega Kenneth Chang, que cubre física y otras ciencias. “Te permite mirar hacia adelante y tener esperanzas sobre lo que es posible”.

¿Por qué es tan importante este resultado? Como fuente de energía limpia, la fusión nuclear podría ayudar a reemplazar los combustibles fósiles contaminantes y superar el cambio climático. Y si se resuelven los desafíos restantes, de los cuales hay muchos, la fusión nuclear podría producir más energía de la que son capaces las tecnologías actuales.

Quedan serias barreras antes de ese futuro potencial, advierten los expertos. ¿Pueden los científicos replicar de manera confiable lo que han hecho solo una vez? ¿Se puede hacer de manera más eficiente y más rápida? ¿Se puede escalar? Todas estas preguntas son lo suficientemente serias como para que, si no se superan, el anuncio de ayer en última instancia pueda quedar en nada.

Todo lo relacionado con la ciencia nuclear puede volverse técnico y complicado rápidamente. En el boletín de hoy, quiero guiarlo a través de algunos de los conceptos básicos para que pueda comprender por qué el anuncio podría ser un gran descubrimiento.

Imitando el sol

La fusión es lo que alimenta el sol y otras estrellas. La atracción gravitacional masiva del sol comprime constantemente los átomos de hidrógeno y los fusiona en helio, liberando ráfagas de energía. Esa energía se transmite a través del sistema solar en forma de luz y calor, creando en raras circunstancias las condiciones para la vida.

De vuelta en la Tierra, los científicos esperan replicar una pequeña fracción de ese proceso para alimentar nuestras otras tecnologías e infraestructura, sin emitir las emisiones de calentamiento climático que producen el carbón, el petróleo y el gas o los desechos radiactivos que producen las plantas de energía nuclear actuales.

La mayoría de los experimentos de fusión nuclear han utilizado reactores en forma de rosquilla y campos magnéticos para atrapar hidrógeno, fusionarlo y liberar energía. Esos experimentos aún no han producido más energía de la que usaron, el objetivo que deben cumplir para ser considerados una verdadera fuente de energía.

Lo que hizo el laboratorio del Departamento de Energía fue diferente. Disparó 192 láseres a una diminuta bolita de hidrógeno. Esto calentó la bolita, lo que hizo que implosionara, se fusionara en helio y liberara una ráfaga de energía.

El laboratorio había estado realizando este experimento durante años, ajustando cómo y dónde se disparan los láseres. El 5 de diciembre, los cambios dieron sus frutos: la fusión nuclear resultante produjo más energía, aproximadamente un 50 por ciento más, que la energía entrante de los láseres. (Aunque disparar los láseres usa más energía, un problema diferente para resolver).

“Pueden decir inequívocamente que hicieron una reacción de fusión nuclear que produce más energía de la que se usa para iniciar la reacción”, dijo Kenneth. “La investigación de la fusión nuclear existe desde hace 50 años, y nadie ha sido capaz de decir eso antes”.

El objetivo ahora es perfeccionar aún más este enfoque, con la esperanza de hacerlo comercialmente viable y eventualmente suplantar otras fuentes de energía más sucias.

Barreras restantes

A pesar de lo emocionantes que son los resultados para los científicos, reconocieron que potencialmente quedan décadas de trabajo antes de que este avance conduzca a un uso comercial generalizado, si es que alguna vez lo hace.

Por un lado, los científicos han logrado este tipo de reacción de fusión exactamente una vez. El uso comercial requeriría instalaciones para reproducir ese resultado de manera confiable y constante, disparando láseres hasta 10 veces por segundo.

Parte del combustible utilizado para este proceso en particular también podría ser difícil de conseguir. Existen otros posibles combustibles, potencialmente de la minería de la luna (sí, eso es tan salvaje como suena), pero requerirían un conjunto completamente diferente de avances para obtenerlos y usarlos.

Y hay preguntas más prácticas sobre el costo y la escala. El complejo láser del Departamento de Energía ocupa el equivalente a tres campos de fútbol, señaló Kenneth: «demasiado grande, demasiado caro, demasiado ineficiente para una planta de energía comercial».

Sin embargo, es típico que los avances científicos comiencen en entornos de laboratorio poco realistas antes de ser refinados para uso público. Como mínimo, este descubrimiento muestra que la fusión nuclear puede ser una fuente de energía. Ahora comienza el trabajo para tratar de convertir eso en una tecnología utilizable.