Otra energ¨ªa: La fusi¨®n termonuclear por l¨¢ser

La energ¨ªa consumida por la humanidad aumenta en tales proporciones que en el siglo pr¨®ximo ser¨¢n insuficientes los tradicionales recursos hidroenerg¨¦ticos, as¨ª como los de carb¨®n, petr¨®leo y gas. La idea de la fusi¨®n termonuclear dirigida (FTD), surgida hace unos decen¨ªos, puede, en un futuro cercano, proporcionar a la humanidad, seg¨²n opinan algunos cient¨ªficos, una potente fuente de energ¨ªa, garantizando, de hecho, una eterna abundancia energ¨¦tica.Para obtener esta forma de energ¨ªa los cient¨ªficos emprenden dos caminos bastante independientes. El primero est¨¢ relacionado con el m¨¦todo del calentamiento lento del plasma, de densidad relativamente baja y retenido durante mucho tiempo por un campo magn¨¦tico. Seg¨²n la opini¨®n general, en este aspecto, el liderazgo lo ocupan las famosas instalaciones de tipo Tokamak, dise?adas por cient¨ªficos sovi¨¦ticos.

Otro camino son los sistemas que, basados en impulsos y en la inercia, prev¨¦n que la reacci¨®n de la fusi¨®n la provoquen rayos l¨¢ser o potentes haces de electrones. En este caso es necesario calentar r¨¢pidamente peque?as porciones de la sustancia hasta las densidades y temperaturas en las cuales las reacciones termonucleares podr¨ªan efectuarse con eficacia en el plazo natural en que existe el plasma libre, es decir, no retenido por nada. De ese modo se obtiene, de hecho, una microexplosi¨®n.

El surgimiento de potentes l¨¢ser permiti¨® enfocar la radiaci¨®n sobre la superficie de la sustancia y, con ello, formar tales densidades del flujo de energ¨ªa y tales velocidades de desprendimiento de energ¨ªa que, en principio, permiten calentar la sustancia hasta una temperatura de centenares de millones de grados y comprimirla de modo que se obtenga un plasma con los par¨¢metros necesarios para que tenga lugar una eficaz reacci¨®n termonuclear.

La eficacia con que la energ¨ªa luminosa da en el blanco se expresa por la relaci¨®n entre la energ¨ªa ¨²til y la energ¨ªa total de radiaci¨®n, es decir, por el denominado rendimiento hidrodin¨¢mico. Uno de los m¨¢s radicales problemas de la fusi¨®n termonuclear por l¨¢ser (FTL) consiste en alcanzar un alto rendimiento hidrodin¨¢mico.

A fin de obtener altos coeficientes de amplificaci¨®n es necesario crear un centro donde se engendre una microexplosi¨®n termonuclear, es decir, un punto del plasma calentado a cien millones de grados y cuya masa es muy inferior a la masa del combustible. Si en el estado final surge tal centro, entonces, como resultado de la energ¨ªa termonuclear desprendida por ¨¦l, en condiciones determinadas, dicho centro puede ser fuente de una onda autosustentada de combusti¨®n termonuclear, onda que se difunde por toda la masa del combustible..

El nivel alcanzado por los equipos l¨¢ser y los m¨¦todos existentes para investigar te¨®rica y experimentalmente el plasma de l¨¢ser, caracterizado por temperaturas y, densidad altas, permitir¨¢n en los a?os pr¨®ximos uno de los m¨¢s interesantes experimentos en la f¨ªsica de la fusi¨®n termonuclear dirigida. Se trata de realizar experimentos para alcanzar el umbral f¨ªsico de la FTD, o sea, efectuar una explosi¨®n termonuclear en el blanco, calentado y comprimido por los rayos l¨¢ser, liberando una energ¨ªa mensurable por la magnitud de la energ¨ªa inicial.

Ahora el m¨¢s importante problema de la FTL consiste en desarrollar los equipos l¨¢ser. ?Qu¨¦ par¨¢metros y propiedades de las instalaciones l¨¢ser son los m¨¢s esenciales desde el punto de vista del inicio de las reacciones termonucleares? Primeramente, los l¨¢ser permiten alcanzar las mayores densidades de energ¨ªas y, correspondientemente, las mayores velocidades de liberaci¨®n espec¨ªfica de energ¨ªa en la sustancia. En este aspecto, adem¨¢s de. las propiedades meramente f¨ªsicas de la radiaci¨®n coherente, tiene mucha importancia el hecho de que no existe acoplamiento mec¨¢nico entre la fuente y el blanco. Es m¨¢s, la distancia entre las etapas de salida de los l¨¢ser y el blanco (es decir, el punto donde aumenta mucho la densidad de la energ¨ªa) puede ser de varias decenas de metros. Esto significa que las enormes densidades de potencia alcanzadas en instalaciones de laboratorio llegan al blanco sin correr el riesgo de destruir los elementos de trabajo.

Otro importante par¨¢metro de cualquier instalaci¨®n termonuclear l¨¢ser es el denominado contraste. La formaci¨®n de la distribuci¨®n angular y espacial y la creaci¨®n del necesario contraste se efect¨²an actualmente mediante especiales elementos ¨®pticos: filtros espaciales y diafragmas de transmisi¨®n variable, que mejoran considerablemente la divergencia y disminuyen el acoplamiento ¨®ptico entre las sucesivas etapas de la amplificaci¨®n.

Tambi¨¦n es importante que la radiaci¨®n de todos los canales del l¨¢ser enfoque al blanco. Dicho enfoque debe garantizar que la radiaci¨®n al blanco sea uniforme.

Ahora se han elaborado esquemas que permiten llevar el ¨¢ngulo de enfoque a casi toda la esfera.

Los reactores termonucleares basados en la FTL poseen varias particularidades espec¨ªficas, entre las cuales figuran: la acci¨®n de los impulsos sobre las paredes de]. reactor, la introducci¨®n y conservaci¨®n de los blancos, la llegada de los rayos l¨¢ser al blanco cuando quedan en la atm¨®sfera residuos de la microexplosi¨®n anterior y la depuraci¨®n de la c¨¢mara.

Adem¨¢s, quedan, naturalmente, problemas generales caracter¨ªsticos de los reactores termonucleares: la resistencia de la pared primaria en el flujo de neutrones y la regeneraci¨®n del tritio.

Hoy d¨ªa es dif¨ªcil determinar los plazos en que las centrales termonucleares de l¨¢ser podr¨¢n utilizarse en la energ¨¦tica mundial. Sin embargo, existe una alentador, posibilidad de acercar ese momento. Se trata de los llamados reactores-h¨ªbridos, en los que simult¨¢neamente se utilizan reacciones de fusi¨®n y fisi¨®n.

El esquema de principio del funcionamiento de tal reactor es el siguiente: como resultado de la microexplosi¨®n termonuclear por l¨¢ser, se forma una fuente puntual de neutrones. El flujo de neutrones se lanza contra la pantalla circundante de uranio. Por un neutr¨®n termonuclear en el uranio natural se efect¨²a una fusi¨®n y, a medida que se acumula el plutonio, se realizan de diez a veinte fisiones frente a una explosi¨®n nuclear, puesto que la mayor parte de la energ¨ªa se desprende del uranio dispersado. Como resultado, las dimensiones de la c¨¢mara de explosiones pueden ser de un metro, aproximadamente.

Las peque?as dimensiones del reactor, el m¨ªnimo de elementos estructurales que absorben los neutrones y las exigencias mucho menores en cuanto al coeficiente de amplificaci¨®n termonuclear (en comparaci¨®n con el reactor puro) son las principales ventajas del sistema h¨ªbrido.