Nueva v¨ªa para la fusi¨®n termonuclear

Los cient¨ªficos de los Laboratorios Nacionales Sandia (EE UU) han comunicado recientemente que han conseguido la fusi¨®n termonuclear, en esencia la detonaci¨®n de una diminuta bomba de hidr¨®geno. Han utilizado una explosi¨®n de rayos X para comprimir una c¨¢psula de hidr¨®geno hasta alcanzar condiciones semejantes a las del centro del Sol, en una variante de lo que se conoce como m¨¦todo de confinamiento inercial. Estas peque?as explosiones controladas no ser¨ªan peligrosas y podr¨ªan suponer una alternativa para generar electricidad por fusi¨®n, la fuente de energ¨ªa de las estrellas. En la fusi¨®n se combinan ¨¢tomos de hidr¨®geno para formar helio, produciendo abundante energ¨ªa en la reacci¨®n.

"Es la primera observaci¨®n de la fusi¨®n con una fuente pulsante", dijo Ramon J. Leeper, director del departamento de f¨ªsica aplicada en Sandia (Alburquerque, Nuevo M¨¦xico) que present¨® los resultados en una reuni¨®n de la Sociedad Estadounidense de F¨ªsica celebrada en Filadelfia.

La mayor¨ªa de los experimentos para conseguir la fusi¨®n controlada ha utilizado campos magn¨¦ticos para comprimir el hidr¨®geno [confinamiento magn¨¦tico] cuando ¨¦ste alcanza temperaturas suficientemente altas como para que se d¨¦ la fusi¨®n de forma continua. Pero mantener una nube de hidr¨®geno densa y extremadamente caliente -en forma de plasma- es m¨¢s complicado de lo que los cient¨ªficos pensaron cuando comenzaron los experimentos sobre la fusi¨®n hace 50 a?os. Incluso los defensores de la idea aseguran que se van a necesitar d¨¦cadas de investigaci¨®n y caros reactores antes de conseguir una central comercial de energ¨ªa, afirman los responsables de Sandia. Tambi¨¦n para ellos se presenta, sin embargo, un camino largu¨ªsimo.

El enfoque de Sandia puede compararse a quemar carb¨®n en un horno. Los experimentos de Sandia, podr¨ªan llegar a algo parecido a un motor de combusti¨®n, en el cual la potencia es generada por una serie de explosiones. Este m¨¦todo es posiblemente m¨¢s sencillo, ya que elimina la necesidad de confinar hidr¨®geno gaseoso caliente, pero dise?ar una m¨¢quina que pueda detonar explosiones termonucleares controladas en r¨¢pida sucesi¨®n -y aguantarlas indemne- es un reto de ingenier¨ªa que los cient¨ªficos ni siquiera han abordado todav¨ªa.

En los a?os precedentes, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (EE UU) provocaron explosiones de fusi¨®n enfocando rayos l¨¢ser de gran intensidad sobre c¨¢psulas de hidr¨®geno y pretenden seguir esta l¨ªnea de trabajo en la nueva instalaci¨®n National Ignition Facility. Otros cient¨ªficos intentan provocar la implosi¨®n del hidr¨®geno con haces de elementos pesados, como el xen¨®n o el cesio.

El aparato de Sandia, el acelerador Z, fue construido para estudiar las explosiones de las armas nucleares sin hacer pruebas nucleares. A mediados de los a?os noventa, este acelerador consigui¨® producir de 20 billones de vatios en rayos X, pero eso no llega ni de lejos a la cantidad que se necesita para inducir la fusi¨®n e incluso el laboratorio pens¨® en apagar el aparato. Las mejoras han multiplicado por 10 el pico de potencia de rayos X, hasta alcanzar m¨¢s de 200 billones de vatios, y se ha empezado a pensar en el acelerador como un candidato a la fusi¨®n pr¨¢ctica: "Estamos en la carrera", asegura Jeff Quintenz. En el experimento, durante unas mil millon¨¦simas de segundo, la potencia de los rayos X lanzados contra la c¨¢psula de hidr¨®geno supera con mucho la producci¨®n de todas las centrales de energ¨ªa del mundo.

La mayor parte de la m¨¢quina, de m¨¢s de 30 metros de di¨¢metro, que parece una enorme rueda de carro, almacena una gran cantidad de energ¨ªa el¨¦ctrica y al liberarla r¨¢pidamente se pone en marcha una cadena de sucesos que conducen a la fusi¨®n. En el centro de la m¨¢quina hay 360 cables verticales de tungsteno que forman una carcasa cil¨ªndrica de 3,8 cent¨ªmetros de di¨¢metro. Dentro de la carcasa hay un cilindro de espuma de pl¨¢stico y en su interior una min¨²scula c¨¢psula pl¨¢stica -el blanco- con deuterio, is¨®topo pesado del hidr¨®geno.

El impulso de 20 millones de amperios de corriente vaporiza los cables de tungsteno y genera un campo magn¨¦tico que proyecta el vapor de tungsteno hacia el centro del cilindro. El vapor choca contra el pl¨¢stico, creando una onda de choque supers¨®nica que genera rayos X que calientan el deuterio hasta m¨¢s de 11 millones de grados cent¨ªgrados, presion¨¢ndolo estrechamente. En los experimentos realizados el a?o pasado, los cient¨ªficos de Sandia detectaron por primera vez neutrones, que son indicadores de la existencia de reacciones de fusi¨®n. El mes pasado confirmaron su descubrimiento.

Actualmente, las explosiones termonucleares no son m¨¢s que min¨²sculas burbujas, suficientes para proporcionar energ¨ªa a una bombilla de 40 vatios durante apenas una diezmil¨¦sima de segundo. "Este es el primer paso de un largo camino", ha dicho Leeper.

Una nueva mejora en el acelerador prevista para 2005 aumentar¨¢ en un tercio la corriente m¨¢xima. Luego, los cient¨ªficos esperan disponer de una m¨¢quina todav¨ªa mayor. Eventualmente, para generar electricidad, los especialistas de Sandia rodear¨ªan la c¨¢mara de fusi¨®n con un l¨ªquido que se calentar¨ªa absorbiendo los neutrones generados por la reacci¨®n de fusi¨®n. Ese l¨ªquido caliente har¨ªa hervir agua que activar¨ªa una turbina.

La m¨¢quina Z puede lanzar un disparo diario. Una central que usara esta tecnolog¨ªa deber¨ªa incluir un sistema rob¨®tico que pudiera sustituir los cables de tungsteno quemados, la espuma y la c¨¢psula de hidr¨®geno cada pocos segundos. Quintenz dice que la futura central deber¨ªa ser capaz de producir pulsos de energ¨ªa un bill¨®n de veces m¨¢s potentes que los que emite la m¨¢quina Z.