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Noticias sobre un futuro con energía limpia y prácticamente inagotable
Este martes 13 de diciembre de 2022, como argentinos, tuvimos una noticia muy positiva desde Qatar y, además, como ciudadanos del mundo, tuvimos otra noticia muy importante desde USA: por primera vez se pudo lograr un balance positivo de energía en un experimento de fusión nuclear, emulando un pequeño sol (https://www.llnl.gov/news/national-ignition-facility-achieves-fusion-ignition).
En el laboratorio de Livermore (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) se encuentra el laboratorio de fusión NIF (National Ignition Facility), que ha tenido un costo de US$3500 millones. NIF usa el láser de mayor potencia del mundo para irradiar con casi doscientos haces convergentes de luz un cilindro hueco de oro, que dentro tiene una capsula de diamante hueca, rellena con hidrógeno. Ese hidrógeno es el que se calienta y comprime, eventualmente alcanzando “ignición”, como en una estrella, donde dos átomos se unen en el proceso de fusión y liberan energía, que podría transformarse en energía eléctrica, de manera similar a lo que se hace en centrales térmicas.
El hidrógeno está disponible en el agua y por tanto contamos con una disponibilidad prácticamente inagotable de combustible para un reactor de fusión. Se generan algunos componentes radioactivos, pero de vida media corta, y no se generan gases de efecto invernadero como CO2, por lo que se considera una energía “limpia” que no contribuye al calentamiento global.
El avance es producto de un trabajo titánico de décadas, y en este caso se ha logrado una energía 1.5 veces la entregada por el láser. Sin embargo, cabe destacar que el láser es relativamente ineficiente y hay que entregarle mucha energía para que funcione. Además, hay que solucionar numerosos problemas técnicos, como el aumento de la frecuencia de capsulas irradiadas, y la necesidad de nuevos materiales para soportar las condiciones extremas de irradiaciones sostenidas. Esto lleva a un panorama de décadas antes de conseguir reactores comerciales.
Tuve la suerte de trabajar en planta permanente de LLNL y contribuir a algunos proyectos relacionados a NIF. Desde mi regreso a Argentina en 2008 como investigador de CONICET, he continuado colaborando con investigadores de NIF para comprender el comportamiento de materiales a altas presiones y temperaturas. En este momento, con dos becarios doctorales de nuestro grupo SIMAF en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Mendoza, Orlando Deluigi y Gonzalo García Vidable, estamos estudiando metales y diamante a altas presiones, en sintonía con experimentos de NIF. Además, en conjunto con otro investigador surgido de nuestro grupo y actualmente trabajando en España, el Dr. Carlos Ruestes, somos parte de un equipo de trabajo internacional que incluye investigadores de NIF para poder avanzar de forma coordinada en la ciencia de condiciones extremas.
Existe otra manera de generar condiciones similares a las de NIF, usando una especie de “botella magnética” para contener al “sol”, que se planea para el futuro reactor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, https://www.iter.org/) y también estamos colaborando con grupos involucrados en ITER. Tanto NIF como ITER precisan materiales resistentes a la radiación. En nuestro grupo los investigadores de CONICET Diego Tramontina y Gonzalo Dos Santos exploran nuevos materiales para esas aplicaciones, junto al becario de CONICET Orlando Deluigi, y a investigadores de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), de Chile, Panamá, USA, Alemania y España.
Un avance científico de gran magnitud como el anunciado por LLNL repercute en numerosas áreas de la ciencia y seguramente deriva en avances tecnológicos, más allá de lo que implica para nuestro futuro energético.