La fusión nuclear es la panacea total: la Humanidad, de poder controlarla “en frío”, es decir, reproducirla en laboratorio y poder canalizar la energía derivada, accedería a una fuente energética inagotable que revolucionaría para siempre la civilización. Los experimentos de este mes con “pulso láser” son un primer escalón superado hacia ella.
Seguramente la habrán oído nombrar como “fusión fría”, el método inverso a la fisión nuclear que es el mecanismo por el cual las centrales nucleares genera energía y las cabezas atómicas explotan. En este caso se trata de bombardear una masa concreta con átomos a gran velocidad para producir una destrucción de las uniones atómicas, lo que produce una reacción en cadena que a su vez genera una inmensa cantidad de energía. Ahora bien, ¿y si se pudiera invertir el proceso, unir átomos para generar energía en lugar de destruirlos? Es decir, la fusión que se produce en el corazón del Sol y de todas las estrellas: la unión de núcleos de hidrógeno genera una reacción en cadena que hace brillar a los astros durante miles de millones de años.
Muchos creen que es perfectamente viable emular esa reacción y aprovecharla controlando sus condiciones físicas. Ahora por fin hay un camino posible para llegar hasta ella: la Universidad de Rice y la Universidad de Illinois en Urbana-Chile han creado un método que no necesitaría calentar los átomos a la temperatura del Sol, sino “empujarlos” con un pulso láser para que se acerquen tanto que pudieran fundirse. Eso ahorraría mucha energía de partida. El grupo de investigadores simularon reacciones en dos dimensiones que podría producir energía eficiente a partir de deuterio y tritio cuando se extrapolaba a tres dimensiones. Su artículo aparece en la edición Festschrift de Chemical Physical Letters dedicada a Ahmed Zewail, consejero postdoctoral de Gruebele y galardonado con el Premio Nobel por su trabajo en femtoquímica, en el que destellos láser de femtosegundos desencadenan reacciones químicas.
Esquema del expermento (Imagen: Gruebele Group – University of Illinois at Urbana-CH)
Este camino, con esta técnica, es esencial para esta vía: los núcleos pueden ser empujados tan cerca como para superar la barrera de Coulomb que obliga a los átomos con carga similar a repelerse. Para hacerlo más entendible: dos imanes con la misma carga se repelen, y muchos niños juegan a forzarlos a unirse. Es un principio parecido pero a nivel cuántico y con fuerzas que, proporcionalmente, son superiores. Si se logra juntar esos núcleos de carga similar los átomos pueden fundirse y liberar calor a través de la dispersión de neutrones. Esa fusión se hace viable cuando la energía resultante es mayor que la necesaria para sostener la propia reacción. Esto, que parece sencillo sobre el papel, ha sido un trabajo de décadas, porque el truco real de todo está en la posibilidad de hacerlo todo de manera controlada. Para lograrlo hacen falta instalaciones inmensas y generar temperaturas similares a las del Sol.
Sin embargo el nuevo trabajo con pulso láser simplificaría mucho, y abarataría costes, en el caso de aplicarse. Por ahora se trata de simulaciones en dos dimensiones, pero de extrapolarse pueden dar como resultado un salto cuantitativo en esta búsqueda de la fusión nuclear. Un pulso láser empuja una molécula de deuterio y tritio, cuyos núcleos ya están muy cerca, tanto como para necesitar un “empujón” para fundirse. El problema es que hace falta una fuerza externa que rompa la repulsión de carga entre ambos núcleos. En la simulación en 2D los investigadores lograrlo hacerlo controlando los electrones, literalmente extrayéndolos del proceso, algo que todavía es futuro y no realidad. Además, a nivel cuántico entran en juego otras variables que obligarían a que ese pulso láser fuera muy controlado.
Otra posibilidad es construir un reactor inverso que sea capaz de generar temperaturas decenas de veces más altas que en el Sol y producir como mínimo diez veces más energía de la que puede llegar a consumir. Ese reactor todavía no existe, pero en Europa quieren construir el primer banco de pruebas de materiales y mecanismos de esa nueva forma de energía que, presumiblemente, sería infinita a escala humana. Se llamará IFMIF-Dones (por el que puja España como sede) y es un proyecto de la Unión Europea y Japón. Su futuro tiene dos pasos: primero, ser capaz de generar más energía de la que consume. Y segundo: convertir esa energía en electricidad de distribución útil por la red. Quieren que empiece a funcionar en 2025 con los primeros tests de materiales capaces de aguantar ese nivel de radiación y calor. Además funcionaría como un acelerador de partículas todavía más potente que el LHC de Ginebra.