La fusión de núcleos atómicos, que libera grandes cantidades de energía, es la reacción que hace brillar a las estrellas. Este proceso implica que dos núcleos de hidrógeno se unan para convertirse en helio, produciendo energía al convertir una parte de la masa. La pregunta que persiste es si es posible controlar esta reacción para que en el futuro se convierta en una fuente de energía eléctrica para la humanidad.
Para lograr la unión de los núcleos de hidrógeno, se deben alcanzar temperaturas de cientos de millones de grados. En estas condiciones, la materia no es sólida, líquida ni gaseosa; los átomos están disgregados en sus componentes: núcleos y electrones. Dado que esta materia es muy volátil, es necesario confinarla en un recipiente, y el reactor experimental ITER en Cadarache, Francia, lo hace utilizando campos magnéticos potentes.
No obstante, existe otra estrategia: el confinamiento inercial. Este método fue propuesto en 1972 por el físico estadounidense John Nuckolls en un artículo de la revista Nature. Paralelamente, Nikolai Basov en la Unión Soviética y Robert Dautray en Francia llegaron a conclusiones similares, dando inicio a una investigación que ha avanzado durante cinco décadas. Estas investigaciones han sido cruciales para la producción de energía, así como para otras áreas de la física y la tecnología, incluyendo los láseres.
Recientemente, se han publicado resultados que demuestran una de las ideas centrales de la fusión inercial. Esta técnica requiere que pequeñas cantidades de hidrógeno (deuterio y tritio) en cápsulas diminutas alcancen condiciones de temperatura y densidad similares a las del Sol. Esto se logra mediante un láser de alta energía con pulsos de nanosegundos. El láser deposita su energía en la capa externa de la cápsula, provocando una expansión de dicha capa y comprimiendo el resto del material hacia el interior, lo que desencadena una implosión que alcanza las temperaturas necesarias para iniciar las reacciones de fusión nuclear.
El 26 de enero, se publicaron en Nature y Nature Physics resultados que demuestran que la energía cinética de los núcleos de helio, producto de las reacciones de fusión, se deposita en la zona externa del hidrógeno más denso, calentándolo y propagando una onda térmica hacia el exterior. Este fenómeno, aunque dura solo 0.1 nanosegundos, si se repitiera diez veces por segundo, podría generar suficiente energía para pensar en una planta de energía eléctrica.
La importancia de este logro radica en que comprimir materia es más eficiente que calentarla en términos de energía necesaria. Esta conclusión teórica ahora validada sugiere que tiene sentido seguir investigando esta forma de energía. Los experimentos y resultados computacionales que lo confirman se llevaron a cabo en la National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory en Estados Unidos.
Sin embargo, aún queda trabajo por hacer. Un proceso continuo y repetitivo de estos mecanismos durante la vida de un reactor es necesario, lo que implica que los láseres deben ser repetitivos y eficientes en el uso de energía. Además, desafíos comunes a todas las formas de confinamiento incluyen la durabilidad de los materiales, los sistemas de refrigeración y la producción del tritio, un isótopo que debe fabricarse in situ.
En paralelo, la fusión por confinamiento magnético, liderada por el proyecto ITER, también está en desarrollo, aunque sin resultados inminentes. ITER, cuyo objetivo es demostrar la ignición y quemado, iniciará operaciones alrededor de 2025-2026, con avances esperados para 2035, mientras que DEMO, su sucesor, se planea para 2050-2060.
En España, el proyecto IFMIF-DONES está a la espera de financiación final para probar la viabilidad de los materiales para las estructuras del reactor.
Esta información demuestra que aunque el camino hacia la energía de fusión es largo y lleno de retos, los avances recientes son prometedores y justifican continuar investigando.
