La búsqueda del Santo Grial de la energía

Muy bien, permítanme poner esto en perspectiva. La energía de fusión es, básicamente, el santo grial de la energía limpia. Es lo que alimenta al sol, produce cero emisiones de carbono, genera un mínimo de residuos radiactivos y utiliza un combustible que es prácticamente ilimitado (hidrógeno, que se puede obtener del agua). Si lográramos dominar la fusión en la Tierra, tendríamos esencialmente una fuente de energía limpia e ilimitada que podría mantener la civilización durante milenios.

Entonces, ¿por qué aún no tenemos centrales de energía por fusión? Porque, amigos, es ridículamente difícil de lograr.

Durante más de 70 años, los científicos han estado trabajando en lo que se llama el criterio de Lawson: una regla matemática que les indica si el plasma (el estado de la materia supercaliente donde ocurre la fusión) puede mantenerse lo suficientemente caliente y denso, el tiempo suficiente, para sostener las reacciones de fusión sin necesidad de un calentamiento externo constante. Piénsenlo como intentar mantener una hoguera encendida bajo condiciones increíblemente adversas. El objetivo es lograr que el fuego esté lo suficientemente caliente como para que se alimente a sí mismo.

Sin embargo, aquí está el detalle: ese criterio les decía a los científicos qué condiciones necesitaban, pero no cómo llegar a ellas de la manera más eficiente.

La analogía de la montaña que realmente ayuda

Aquí es donde la cosa se pone interesante. Los científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton —quienes genuinamente creo que merecen mucha más atención de la que reciben— decidieron abordar este problema de una manera diferente.

Imaginen que el camino hacia la ignición de la fusión es como una cordillera. El destino (la fusión sostenible) está al otro lado. El enfoque tradicional ha sido, esencialmente, intentar escalar directamente sobre el pico más alto: hacer que el plasma sea superdenso primero y luego bombear cantidades enormes de calor hasta que ocurra la ignición.

Pero estos investigadores dijeron: "¿Y si hay un paso de montaña? ¿Una forma de rodearlo?".

Sus nuevos cálculos sugieren que, definitivamente, lo hay. En lugar de aumentar la densidad primero, ¿qué pasaría si calentamos el plasma antes de comprimirlo? Es como elegir conducir a través de un paso de montaña en lugar de escalar hasta la cima. Llegas al mismo destino, pero utilizas mucha menos energía para llegar.

El Dr. Luis Delgado-Aparicio lo expresó maravillosamente: "Muchas empresas quieren escalar la montaña de frente y gastar una energía enorme para llegar allí. En su lugar, rodeen la cima. Llegan al mismo lugar de una manera mucho más inteligente y utilizan mucha menos energía".

¿Qué rayos es la "Silla de Cordey"?

Ahora, tengo que hablar de esto porque es genuinamente genial. Los investigadores identificaron algo llamado la "silla de Cordey" en su paisaje matemático.

En geografía, una silla es un punto bajo entre dos picos de montaña; básicamente, un paso natural a través de las montañas. En la física de la fusión, la silla de Cordey representa la vía más eficiente a través del límite entre el plasma que necesita calentamiento externo y el plasma que puede sostenerse a sí mismo mediante la fusión.

Aquí hay una forma útil de pensarlo: los científicos miden la eficiencia de la fusión mediante algo llamado "Q". Un valor de Q de 5 significa que las reacciones de fusión están produciendo cinco veces más energía de la que se está introduciendo. La silla de Cordey en un sistema idealizado se sitúa alrededor de Q=5, lo que suena a mucho, pero en realidad es el camino fácil para cruzar. El problema es que los sistemas de fusión reales tienen complicaciones (impurezas, campos magnéticos intensos) que desplazan el lugar donde se encuentra esta silla.

Comprender dónde se encuentra realmente esa silla para cualquier diseño de reactor dado es crucial para saber si todo el proyecto es siquiera factible.

Por qué esto es importante para el futuro

Esta investigación podría tener implicaciones masivas para el diseño de futuros reactores de fusión, particularmente los tokamaks y stellarators: los dispositivos en forma de dónat que utilizan potentes campos magnéticos para contener el plasma a temperaturas más calientes que el núcleo del sol.

Esto es lo que me emociona: estamos viviendo en un momento genuinamente extraordinario para la investigación de la fusión. Entre este descubrimiento de Princeton, el histórico avance de la fusión por láser del National Ignition Facility y los miles de millones que fluyen hacia empresas privadas de fusión, estamos más cerca que nunca de la energía de fusión práctica.

¿Nos salvará la fusión del cambio climático mañana? No. Estas siguen siendo tecnologías complejas, costosas y a años de distancia. Pero descubrimientos como este atajo de Princeton podrían hacer que el tramo final del viaje sea mucho más corto y económico.

Después de siete décadas intentando escalar la montaña, resulta que podría haber una ruta escénica desde el principio. ¿Y personalmente? Yo me apunto.

Fuente: ScienceDaily