La búsqueda para hacer realidad la energía de fusión dio recientemente un gran paso adelante. La Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore anunció los resultados de un experimento con un alto rendimiento de fusión sin precedentes. Un solo disparo de láser inició reacciones que liberaron 1,3 megajulios de energía de producción de fusión con firmas de propagación de la combustión nuclear.
Alcanzar este hito indica cuán cerca está realmente la fusión de lograr la producción de energía. Los últimos resultados demuestran el rápido ritmo del progreso, especialmente a medida que los láseres evolucionan a una velocidad impresionante.
De hecho, el láser es uno de los inventos tecnológicos más impactantes desde el final de la Segunda Guerra Mundial. Al encontrar un uso generalizado en una gama increíblemente diversa de aplicaciones, que incluyen mecanizado, cirugía de precisión y electrónica de consumo, los láseres son una parte esencial de la vida cotidiana. Sin embargo, pocos saben que los láseres también están presagiando un capítulo emocionante y completamente nuevo en la física: permitir la fusión nuclear controlada con ganancia de energía positiva.
Después de seis décadas de innovación, los láseres ahora nos ayudan en el proceso urgente de desarrollar combustibles limpios, densos y eficientes, que, a su vez, son necesarios para ayudar a resolver la crisis energética mundial a través de la producción de energía descarbonizada a gran escala. La potencia máxima alcanzable en un pulso láser se ha incrementado cada década en un factor de 1000.
Los físicos llevaron a cabo recientemente un experimento de fusión que produjo 1.500 teravatios de potencia. Durante un corto período de tiempo, esto generó de cuatro a cinco veces más energía de la que todo el mundo consume en un momento dado. En otras palabras, ya podemos producir grandes cantidades de energía. Ahora también necesitamos producir grandes cantidades de energía para compensar la energía gastada para impulsar los láseres encendidos.
Más allá de los láseres, también hay avances considerables en el lado del objetivo. El uso reciente de objetivos de nanoestructura permite una absorción más eficiente de las energías láser y la ignición del combustible. Esto solo ha sido posible durante unos pocos años, pero aquí también, la innovación tecnológica está en una pendiente pronunciada con un tremendo avance de año en año.
Ante tal progreso, es posible que se pregunte qué es lo que aún nos impide hacer realidad la fusión comercial.
Quedan dos desafíos importantes: primero, debemos unir las piezas y crear un proceso integrado que satisfaga todos los requisitos físicos y tecnoeconómicos. En segundo lugar, necesitamos niveles sostenibles de inversión de fuentes públicas y privadas para lograrlo. En términos generales, el campo de la fusión carece lamentablemente de los fondos necesarios. Esto es impactante dado el potencial de fusión, especialmente en comparación con otras tecnologías energéticas.
Las inversiones en energía limpia ascendieron a más de $ 500 mil millones en 2020. Los fondos que se destinan a la investigación y el desarrollo de la fusión son solo una fracción de eso. Hay innumerables científicos brillantes que ya trabajan en el sector, así como estudiantes ansiosos que desean ingresar al campo. Y, por supuesto, contamos con excelentes laboratorios de investigación gubernamentales. Colectivamente, investigadores y estudiantes creen en el poder y el potencial de la fusión nuclear controlada. Debemos asegurar el apoyo financiero para su trabajo para hacer realidad esta visión.
Lo que necesitamos ahora es una expansión de la inversión pública y privada que haga justicia a la oportunidad que tenemos a la mano. Estas inversiones pueden tener un horizonte temporal más largo, pero su impacto final no tiene parangón. Creo que la ganancia neta de energía está a nuestro alcance en la próxima década; la comercialización, basada en los primeros prototipos, seguirá en muy poco tiempo.
Pero esos plazos dependen en gran medida de la financiación y la disponibilidad de recursos. Se está asignando una inversión considerable a fuentes de energía alternativas (eólica, solar, etc.), pero la fusión debe tener un lugar en la ecuación energética global. Esto es especialmente cierto a medida que nos acercamos al momento crítico del avance.
Si la fusión nuclear impulsada por láser se perfecciona y comercializa, tiene el potencial de convertirse en la fuente de energía preferida, desplazando a las muchas fuentes de energía menos ideales que existen. Esto se debe a que la fusión, si se realiza correctamente, ofrece energía limpia, segura y asequible a partes iguales. Estoy convencido de que las plantas de energía de fusión eventualmente reemplazarán a la mayoría de las plantas de energía convencionales y la infraestructura de energía a gran escala relacionada que todavía es tan dominante en la actualidad. No habrá necesidad de carbón ni gas.
La optimización continua del proceso de fusión, que se traduce en mayores rendimientos y menores costos, promete una producción de energía muy por debajo del precio actual. En el límite, esto corresponde a una fuente de energía ilimitada. Si tienes energía ilimitada, también tienes posibilidades ilimitadas. ¿Qué puedes hacer con eso? Preveo revertir el cambio climático eliminando el dióxido de carbono que hemos lanzado a la atmósfera durante los últimos 150 años.
Con un futuro potenciado por la tecnología de fusión, también podría utilizar energía para desalinizar el agua, creando recursos hídricos ilimitados que tendrían un impacto enorme en las regiones áridas y desérticas. Con todo, la fusión permite sociedades mejores, manteniéndolas sostenibles y limpias en lugar de depender de fuentes de energía destructivas y sucias e infraestructuras relacionadas.
A través de años de investigación dedicada en el SLAC National Accelerator Laboratory, el Lawrence Livermore National Laboratory y la National Ignition Facility, tuve el privilegio de presenciar y dirigir los primeros experimentos de fusión por confinamiento inercial. Vi que se plantaba y echaba raíces la semilla de algo extraordinario. Nunca he estado más emocionado que ahora al ver los frutos de la tecnología láser cosechados para el empoderamiento y el avance de la humanidad.
Mis compañeros científicos y estudiantes están comprometidos a mover la fusión del ámbito de la tangibilidad al de la realidad, pero esto requerirá un nivel de confianza y ayuda. Una pequeña inversión hoy tendrá un gran impacto para proporcionar una alternativa energética muy necesaria y más bienvenida en el ámbito mundial.
Estoy apostando por el optimismo y la ciencia, y espero que otros también tengan el coraje de hacerlo.
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