EE UU obtiene la primera fusión nuclear con un equipo 'portátil' de rayos láser

Los disparos de un láser de última generación muy compacto han conseguido por primera vez la fusión nuclear en un experimento de sobremesa. Hasta ahora la fusión, considerada la fuente de energía del siglo XXI, sólo se había logrado por este método en grandes y restringidas instalaciones de láser, diseñadas para avanzar hacia los reactores nucleares de fusión, todavía lejanos. El experimento de sobremesa no tiene utilidad aún como fuente de energía, pero abre la puerta a las fuentes portátiles de unas partículas, los neutrones, básicas para el estudio de materiales.

El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Estados Unidos es el mayor centro mundial para el estudio de la fusión por confinamiento inercial, que es el que utiliza láseres para conseguir fusionar los ligeros átomos de los isótopos de hidrógeno -deuterio y tritio- dando lugar a explosiones que producen energía. Es el mismo proceso que el de la bomba de hidrógeno. De lo que se trata, en general, es de conseguir más energía de la que se inyecta y, por supuesto, de que ésta sea aprovechable algún día en un reactor de fusión, completamente distinto en concepto de los actuales reactores nucleares de fisión, que se basan en la división de átomos pesados.

Impulsos muy cortos

Pero al mismo tiempo que allí se experimenta con los mayores láseres del mundo, como el Nova y el Petawatt, se prueban láseres más pequeños y derivados de éstos, con múltiples aplicaciones potenciales. En este caso, el grupo de Todd Ditmire ha combinado la utilización de un láser pequeño que emite impulsos cortísimos, en el rango de los femtosegundos (10 -15 segundos), con una forma del deuterio, los clusters, que son agrupaciones de más de 1.000 átomos, a medio camino entre las moléculas y los sólidos, todo ello en un pequeño laboratorio. El experimento, cuyos resultados publica hoy la revista Nature, sólo funciona a temperatura muy baja, unos 170 grados bajo cero, y utiliza un chorro de gas de deuterio.La producción de neutrones con un cierto nivel de energía es la firma de la fusión, es decir, la comprobación fuera de toda duda de que se ha producido. En el experimento se emitieron "muchos neutrones con un láser muy pequeño", explica José María Aragonés, del Instituto de Fusión de la Universidad Politécnica de Madrid, quien lo considera un avance interesante.

Según este experto, la finalidad del experimento es conseguir fuentes portátiles de neutrones de alta calidad, que hasta ahora no existían más que en las enormes y muy escasas instalaciones láser como las de Estados Unidos o el Phoebus en París. Las características de los neutrones obtenidos permitirían bombardear con ellos materiales para su estudio y realizar neutrografías, un cierto tipo de radiografías, sin tener que desplazarse a las grandes instalaciones.

El experimento no tiene nada que ver con aquel de la fusión fría que tanta repercusión tuvo en los años ochenta y nunca pudo ser confirmado. En ese caso se pretendía haber logrado la fusión de átomos de deuterio, y la consiguiente emisión de neutrones, sin aplicar energía. En éste se trata de una variante de la fusión caliente, la misma que se investiga como fuente de energía.

La otra línea de investigación en fusión nuclear es la que pretende confinar magnéticamente el plasma (el combustible calentado a altas temperaturas) en forma de grandes rosquillas dentro de unas máquinas denominadas Tokamak. El proyecto más avanzado tiene carácter internacional y se denomina Iter. Pretende construir un reactor experimental que se acercaría mucho a la viabilidad comercial. Actualmente está en una fase difícil de desarrollo y nadie se atreve a vaticinar cuándo se logrará su construcción.

En el campo del confinamiento inercial, el del experimento citado de Livermore, las cosas se ven con cierto optimismo. Se está construyendo en ese laboratorio una gran instalación, con más de 100 láseres, con el objetivo de conseguir en unos cinco años la ignición y producir más energía que la que se inyecte. Sin embargo, se obtendrá en forma de impulsos, imposibles de aprovechar de forma continua, explica Aragonés. En Francia se está construyendo una instalación similar, el Megajoule.

En el confinamiento inercial lo que los láseres bombardean son pequeñas bolas de combustible, mucho mayores que los clusters utilizados en el experimento de sobremesa. El paso al reactor, en el que la energía de los neutrones se transformaría en calor y éste serviría para producir energía eléctrica, está todavía en el aire.

Pero, como recuerda Aragonés, el futuro está en la energía de fusión, porque "la energía que almacena el deuterio en la Tierra es la única que permitiría los consumos actuales de energía durante lo que le queda a la Tierra de existencia". La mayor reserva de deuterio está en el agua del mar.