Gigantesco, 70

En un tranquilo polígono industrial de Inglaterra, el silencio se rompe ocasionalmente con el golpe de un arma de 72 pies de largo. Al final del barril nace una estrella.

El Big Friendly Gun (BFG) es un prototipo de lo que la empresa de fusión nuclear First Light Fusion, con sede en el Reino Unido, espera que sea el futuro de la producción de energía.

El vídeo de arriba muestra una prueba de fuego en las instalaciones de la empresa. Desde una distancia segura y separado de ella por una gruesa pared de concreto, el equipo observa cómo los datos llegan desde los sensores del arma. Cada prueba de fuego acerca al mundo un paso más a lo que potencialmente será una fuente efectivamente ilimitada de energía limpia.

La gigantesca pistola de acero funciona disparando un pistón de alta velocidad con 6,6 libras de pólvora. Al acelerar por el cañón, el pistón, que comprime el gas hidrógeno a medida que se mueve, entra en un segmento de cono que aplasta el gas hasta un punto diminuto antes de que explote a través de un sello metálico. Esto dispara un proyectil a 4,3 millas por segundo dentro de una cámara de vacío donde golpea un objetivo de combustible de fusión nuclear, produciendo temporalmente las condiciones en las que los núcleos pueden fusionarse.

First Light Fusion dice que fue encargado, diseñado y construido por £1,1 millones ($1,27 millones) en el transcurso de 10 meses. No hay nada parecido en el mundo.

La fusión de núcleos atómicos es el mismo proceso que alimenta nuestro sol, y los científicos han estado tratando de recrearlo en la Tierra durante casi 100 años, ya que esta reacción produce más energía que los combustibles fósiles sin emisiones de carbono ni subproductos radiactivos.

Además, los combustibles necesarios para la reacción, que normalmente son los isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, se pueden producir artificialmente. Como tal, el poder de fusión, si podemos aprovecharlo, no sólo sería limpio, sino abundante.

El método de First Light Fusion, conocido como fusión inercial, está muy lejos de ser quizás el método tokamak más común y mucho más complicado, en el que se hace circular gas de plasma utilizando imanes gigantes. Pero funciona, y el director ejecutivo Nick Hawker cree que podría cambiar las reglas del juego.

"Yo describiría los tokamaks como el método líder en fusión magnética", dijo Hawker a Newsweek. "La física es bastante clara; ha sido muy bien caracterizada".

A lo largo de todos los años de estudio de la tecnología tokamak, la cuestión principal es cómo pierde energía el plasma. Los científicos han descubierto que la energía dentro del plasma tiende a filtrarse a través de las intensas líneas del campo magnético involucradas en la reacción, provocando que la reacción se apague. Como tal, nadie ha logrado lograr una ganancia neta de energía (más energía generada que la energía necesaria para hacer funcionar la máquina) con un tokamak.

"La ganancia neta de energía se ha demostrado con la fusión inercial, pero el conductor, en lugar de ser un láser, fue una prueba de armas subterránea", dijo Hawker. "Así que existe una prueba empírica de que se puede obtener una gran ganancia de energía con la fusión inercial.

"Me siento un poco injusto al presentar esto como una crítica a la fusión magnética porque los desafíos que conocemos se deben al trabajo realizado en fusión magnética, y eso es lo que nos ha permitido idear un enfoque que los evita".

Uno de esos desafíos es la pura violencia involucrada en las reacciones de fusión. Los Tokamaks deben hacer circular plasma a temperaturas de 180 millones de grados Fahrenheit para generar fusión, todo mientras los neutrones de la reacción de fusión golpean las paredes interiores de la cámara de reacción.

"Es uno de los mayores desafíos para los tokamaks: la capacidad de supervivencia de la cámara de vacío y la frecuencia con la que habría que cambiarla", dijo Hawker. "Es como el plástico que dejas al sol. Lo que sucede cuando dejas el plástico al sol durante mucho tiempo es que la luz ultravioleta destruye la estructura del material dentro del plástico y se deshace en tus manos. Los neutrones de La fusión hace eso con el acero estructural, por lo que es un problema".

El diseño del reactor de First Light Fusion pretende evitar esto protegiendo las paredes del reactor con líquido, que absorbe los neutrones y expone la estructura de acero de la cámara a menos bombardeos de neutrones en comparación con un tokamak.

El BFG es sólo un paso hacia esta visión final. Actualmente, la compañía está trabajando en su próxima máquina, M3, que es una masa extensa de condensadores eléctricos, todos ellos orientados a utilizar una corriente eléctrica para acelerar un proyectil a 1.000 millones de Gs a 20 kilómetros por segundo, aumentando la velocidad del impacto. En resumen, es más sofisticado que la pólvora.

Hawker espera que el reactor First Light Fusion genere electricidad utilizable en la década de 2030 y que la energía esté disponible en la red en la siguiente década. Entonces, ¿cómo sería un reactor de arma gigante?

"Me gusta decir que la fusión magnética es como un horno", dijo Hawker. "Es un proceso siempre caliente porque las partículas giran alrededor del donut. Mientras que la fusión inercial se parece más a un motor de combustión interna. Es un proceso pulsado en el que tienes una tasa de repetición y la energía por evento multiplicada por la frecuencia te da la fuerza."

Esta analogía puede continuar al considerar que los motores de combustión interna tienen una bujía que enciende el gas para mantener el proceso en marcha. A menudo, en la fusión inercial, esta bujía es un láser. En el caso de First Light Fusion, se trata de un proyectil de alta velocidad. Según Hawker, este método resulta más económico y sencillo.

El proyectil alcanza rápidamente el objetivo de fusión. El diseño del objetivo de la compañía amplifica esta presión de impacto a alrededor de 1 terapascal o 10 millones de veces más presión que la atmósfera de la Tierra, produciendo una nube de calor y neutrones. Este calor luego se transfiere a un flujo de líquido que se mueve alrededor de la cámara de reacción interna y se transfiere una vez más a un tanque de agua, calentándolo a una temperatura de más de 1000 grados Fahrenheit.

"Nos encanta el vapor", dijo Hawker. "Es de bajo riesgo, es fácil. Quiero un diseño de central eléctrica muy aburrido y sólo quiero una cosa nueva, que es el proceso central. Todo lo demás quiero que sea lo más estándar posible".

En el hipotético reactor de First Light en la red, se espera que este proceso se repita una vez cada 90 segundos, no tan rápido como otros defensores de la fusión inercial, que imaginan reactores basados ​​en láser repitiendo sus reacciones 10 veces por segundo. Aun así, incluso un impacto cinético cada 90 segundos es suficiente para liberar enormes cantidades de energía.

"Cada objetivo liberará aproximadamente la misma cantidad de energía que un barril de petróleo", dijo Hawker. "Es literalmente un millón de veces más densa en energía que una reacción química. También es más densa en energía que la fisión nuclear".

La próxima década está muy lejos y la crisis climática exige un cambio en nuestros hábitos energéticos más radical que el que la fusión puede prometer proporcionar actualmente. Pero el mundo necesita una tecnología energética innovadora y más vale tarde que nunca. Con ese fin, Hawker y su equipo continúan metiéndose los dedos en los oídos y presionando "fuego".