Dentro del avance de la fusión nuclear que podría ser un paso hacia la energía limpia ilimitada en un futuro lejano

Por Scott Pelley

15 de enero de 2023 / 6:58 p.m. / CBS News

El mes pasado, la estrella más cercana a la Tierra estaba en California. En un laboratorio, por primera vez, los láseres más grandes del mundo obligaron a los átomos de hidrógeno a fusionarse en el mismo tipo de reacción productora de energía que dispara el sol. Duró menos de una milmillonésima de segundo. Pero, después de seis décadas de trabajo y fracaso, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore demostró que se podía lograr. Si algún día la fusión se convierte en energía comercial, sería infinita y libre de carbono. En otras palabras, cambiaría el destino humano. Como verás, queda mucho por hacer. Pero después del avance de diciembre, nos invitaron a recorrer el laboratorio y conocer al equipo que trajo el poder de las estrellas a la Tierra.

La fusión descontrolada es fácil: se dominó hace tanto tiempo que las películas son en blanco y negro. La fusión es lo que hace una bomba de hidrógeno: libera energía al obligar a los átomos de hidrógeno a fusionarse. Lo que ha sido imposible es aprovechar los fuegos del Armagedón para convertirlos en algo útil.

El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore del Departamento de Energía de EE.UU. ayuda a mantener armas nucleares y a realizar experimentos con física de altas energías. A una hora al este de San Francisco, nos reunimos con el director de Livermore, Kim Budil, en el laboratorio que hizo historia, el National Ignition Facility.

Kim Budil: La Instalación Nacional de Ignición es el láser más grande y energético del mundo. Fue construido a partir de la década de 1990 para crear condiciones en el laboratorio a las que hasta entonces sólo habían sido accesibles en los objetos más extremos del universo, como el centro de los planetas gigantes, o el sol, o en el funcionamiento de armas nucleares. Y el objetivo era realmente poder estudiar con mucho detalle ese tipo de condición de muy alta energía y alta densidad.

La Instalación Nacional de Ignición, o NIF, se construyó con un costo de 3.500 millones de dólares para encender la fusión autosostenible. Lo intentaron casi 200 veces a lo largo de 13 años. Pero al igual que un automóvil con una batería débil, el "motor" atómico nunca arrancaría.

Scott Pelley: NIF se puso algunos apodos.

Kim Budil: Así fue. Durante muchos años, la "Instalación sin ignición", la "Instalación sin ignición". Más recientemente, la "Instalación de casi ignición". Entonces, este evento reciente realmente ha puesto el Ignition en el NIF.

La ignición significa iniciar una reacción de fusión que emite más energía que la que aportan los láseres.

Kim Budil: Entonces, si puedes calentarlo lo suficiente, hacerlo lo suficientemente denso, lo suficientemente rápido y mantenerlo unido el tiempo suficiente, las reacciones de fusión comienzan a autosostenirse. Y eso es realmente lo que pasó aquí el 5 de diciembre.

El mes pasado, el disparo láser disparado desde esta sala de control puso dos unidades de energía en el experimento, los átomos comenzaron a fusionarse y salieron unas tres unidades de energía. Tammy Ma, que dirige las iniciativas de investigación de fusión láser del laboratorio, recibió la llamada mientras esperaba un avión.

Tammy Ma: Y rompí a llorar. Fueron sólo lágrimas de alegría. Y de hecho comencé físicamente a temblar y a saltar arriba y abajo, ya sabes, en la puerta antes de que todos abordaran. Todo el mundo decía: "¿Qué está haciendo esa loca?"

Tammy Ma está loca por la ingeniería.

Ella nos mostró por qué el problema de la fusión haría llorar a cualquiera. En primer lugar, está la energía necesaria, que se suministra mediante láseres en estos tubos que son más largos que un campo de fútbol.

Scott Pelley: ¿Y cuántos hay en total?

Tammy Ma: 192 láseres en total.

Scott Pelley: Cada uno de estos láseres es uno de los más energéticos del mundo y tienes 192 de ellos.

Tammy Ma: Eso es genial, ¿verdad?

Bueno, en realidad hace bastante calor, millones de grados, por eso usan llaves para bloquear los láseres.

Los rayos inciden con una potencia 1.000 veces mayor que toda la red eléctrica nacional. Las luces de tu casa no se apagan cuando disparan porque los condensadores almacenan la electricidad. En los tubos, los rayos láser se amplifican al correr de un lado a otro y el destello dura una fracción de segundo.

Tammy Ma: Tenemos que llegar a estas condiciones increíbles; Más caliente y más denso que el centro del Sol, por eso necesitamos toda esa energía láser para llegar a estas densidades de energía muy altas.

Todo ese golpe vaporiza un objetivo casi demasiado pequeño para verlo.

Scott Pelley: ¿Puedo sostener esto?

Michael Stadermann: Absolutamente

Scott Pelley: Increíble. Absolutamente increible.

El equipo de Michael Stadermann construye proyectiles huecos que se cargan con hidrógeno a 430 grados bajo cero.

Michael Stadermann: La precisión que necesitamos para fabricar estas conchas es extrema. Las conchas son casi perfectamente redondas. Tienen una rugosidad cien veces mejor que la de un espejo.

Si no fuera más suave que un espejo, las imperfecciones harían que la implosión de los átomos fuera desigual provocando una fusión fallida.

Scott Pelley: Por lo tanto, deben ser lo más perfectos posible desde el punto de vista humano.

Michael Stadermann: Así es. Así es, y creemos que se encuentran entre los elementos más perfectos que tenemos en la Tierra.

El laboratorio de Stadermann busca la perfección vaporizando carbono y formando una capa de diamante. Construyen 1.500 al año para hacer 150 casi perfectos.

Michael Stadermann: Todos los componentes se reúnen bajo el propio microscopio. Y luego el ensamblador usa etapas electromecánicas para colocar las piezas donde se supone que deben ir, moverlas juntas y luego aplicamos pegamento con un cabello.

Scott Pelley: ¿Un pelo?

Michael Stadermann: Sí. Suele ser algo así como una pestaña o algo parecido, o un bigote de gato.

Scott Pelley: ¿Aplicas pegamento con un bigote de gato?

Michael Stadermann: Así es.

Scott Pelley: ¿Por qué tiene que ser tan pequeño?

Michael Stadermann: El láser sólo nos proporciona una cantidad finita de energía y para impulsar una cápsula más grande necesitaríamos más energía. Entonces, la limitación de las instalaciones que han visto es muy grande. Y a pesar de su gran tamaño, esto es lo que podemos conducir con él.

Scott Pelley: El objetivo podría ser más grande, pero entonces el láser tendría que ser más grande.

Michael Stadermann: Así es.

El 5 de diciembre, utilizaron un objetivo más grueso para que mantuviera su forma por más tiempo y descubrieron cómo aumentar la potencia del disparo láser sin dañar los láseres.

Tammy Ma: Este es un ejemplo de un objetivo antes del disparo...

Tammy Ma nos mostró un conjunto de objetivos intacto. Ese caparazón de diamante que viste está dentro de ese cilindro plateado.

Este conjunto entra en una cámara de vacío azul, de tres pisos de altura. Es difícil verlo aquí porque está lleno de láseres e instrumentos.

A este instrumento lo llaman Dante porque, nos dijeron, mide los fuegos del infierno. Un físico dijo: "Deberías ver el objetivo que atacamos el 5 de diciembre".

Lo que nos hizo preguntar: "¿Podríamos?"

Scott Pelley: ¿Has visto esto antes?

Tammy Ma: Esta es la primera vez que lo veo.

Para Tammy Ma, y para el mundo, este es el primer vistazo a lo que queda del objetivo que cambió la historia: un artefacto como el primer teléfono de Bell o la bombilla de Edison.

Scott Pelley: Esto terminará en el Smithsonian.

El cilindro objetivo quedó destruido y el soporte de cobre que lo sujetaba fue arrancado hacia atrás.

Scott Pelley: La explosión al final fue más caliente que el sol.

Tammy Ma: Hacía más calor que el centro del sol. Pudimos alcanzar temperaturas que eran las más altas de todo el sistema solar.

Lo que supondría un cambio astronómico en la energía eléctrica. A diferencia de las centrales nucleares actuales, que dividen los átomos, fusionarlos es mucho más potente y genera poca radiación a largo plazo. Y es fácil de apagar, por lo que no hay crisis. Pero pasar del primer encendido a un motor será difícil.

Scott Pelley: ¿Cuántas tomas haces en un día?

Tammy Ma: En promedio, tomamos un poco más de una inyección por día.

Scott Pelley: Si, en teoría, se tratara de una central eléctrica comercial, ¿cuántas tomas al día se necesitarían?

Tammy Ma: Se necesitarían aproximadamente diez disparos por segundo. Y el otro gran desafío, por supuesto, no es sólo aumentar la tasa de repetición, sino también lograr que la ganancia de los objetivos aumente hasta aproximadamente un factor de 100.

Las reacciones no sólo tendrían que producir 100 veces más energía, sino que una central eléctrica necesitaría 900.000 cáscaras de diamante perfectas al día. Además, los láseres tendrían que ser mucho más eficientes. ¿Recuerda que el avance de diciembre puso dos unidades de energía y sacó tres? Bueno, se necesitaron 300 unidades de potencia para disparar los láseres. Según ese estándar, fueron 300 adentro, tres afuera. Ese detalle no estuvo en el centro de la conferencia de prensa del Departamento de Energía de diciembre, que fusionó el avance con un cronograma poco probable.

La Secretaria de Energía, Jennifer Granholm, en una conferencia de prensa del Departamento de Energía: El anuncio de hoy es un gran paso hacia el objetivo del presidente de lograr la fusión comercial dentro de una década.

Scott Pelley: Cuando escuchó que el objetivo del presidente Biden era la energía de fusión comercial en una década, ¿pensó qué?

Charles Seife: Pensé que era una tontería.

Charles Seife es un matemático de formación, autor científico y profesor de la Universidad de Nueva York que escribió un libro en 2008 sobre la promoción del poder de fusión.

Charles Seife: No quiero restar importancia al hecho de que se trata de un verdadero logro. La ignición es un hito que la gente ha estado intentando lograr durante años. Me temo que hay tantos obstáculos técnicos, incluso después de este gran logro... que diez años es una quimera.

Esos obstáculos, dice Seife, incluyen ampliar los logros de Livermore. La toma de diciembre generó un exceso de energía suficiente para hervir dos tazas de café. Es posible que se superen los obstáculos, afirma Seife, pero no pronto.

Charles Seife: Tengo una apuesta constante a que no la tendremos para 2050.

Aún así, apostando en contra de la profecía de Charles Seife, hay más de 30 empresas privadas que diseñan diversos enfoques para la energía de fusión, incluido el uso de imanes, no láseres. Tres mil millones de dólares en dinero privado fluyeron hacia esas empresas en los últimos 13 meses, incluidas las apuestas de Bill Gates y Google. En medio de todas estas especulaciones, el director de Lawrence Livermore, Kim Budil, está seguro de una cosa.

Scott Pelley: ¿Puedes hacerlo de nuevo?

Kim Budil: Absolutamente.

Lo intentarán de nuevo el mes que viene. Budil coincide en que los obstáculos son enormes. Pero nos dijo que la energía de fusión comercial podría demostrarse en unos 20 años, con suficiente financiación y dedicación. Comparamos el primer encendido con el primer vuelo de los hermanos Wright, que cubrió sólo 120 pies.

Kim Budil: Una cosa es creer, que la ciencia es posible, que se pueden crear las condiciones, y otra es verlo en acción. Y realmente es una sensación extraordinaria, después de trabajar durante 60 años, llegar a este punto y tomar por primera vez ese primer vuelo.

Pasaron 44 años desde un salto en un charco hasta un vuelo supersónico. Que la energía de fusión esté dentro de 10 o 50 años es ahora principalmente un problema de ingeniería. Lawrence Livermore ha demostrado que de una máquina nace una estrella.

Producida por Andy Court. Productora asociada, Annabelle Hanflig. Asociada de transmisión, Michelle Karim. Editado por Jorge J. García.

Corresponsal, "60 Minutos"

Publicado por primera vez el 15 de enero de 2023/18:58

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