La fusi¨®n inercial se abre a la ciencia civil

Conseguir desencadenar el proceso de fusi¨®n nuclear durante unos nanosegundos por medio de un potente l¨¢ser lanzado contra alg¨²n miligramo de ¨¢tomos de deuterio y tritio. ?ste es el objetivo perseguido por dos gigantescos centros de experimentaci¨®n que se construyen en estos momentos en California (EEUU) y Burdeos (Francia) -el National Ignition Facility (NIF) y el Laser M¨¦gajoule (LMJ), respectivamente-, las principales instalaciones en el mundo dedicadas a la fusi¨®n inercial. Esta tecnolog¨ªa est¨¢ menos desarrollada que la de confinamiento magn¨¦tico (sobre la que se basa el futuro reactor experimental ITER) para intentar generar alg¨²n d¨ªa energ¨ªa el¨¦ctrica de forma comercial. Sin embargo, como qued¨® patente en la XXIX Conferencia Europea de la Interacci¨®n del L¨¢ser con la Materia, celebrada la semana pasada en Madrid, esta otra fusi¨®n no quiere quedarse atr¨¢s y el sector comienza a moverse. "Aunque la fusi¨®n de confinamiento magn¨¦tico ha sido siempre m¨¢s accesible, la inercial empieza a abrirse cada vez m¨¢s", coment¨® Guenter Mank, director de la Secci¨®n de F¨ªsica en la Divisi¨®n de Ciencias F¨ªsico-qu¨ªmicas del Organismo Internacional para la Energ¨ªa At¨®mica (OIEA).

200 haces de l¨¢ser convergen en una peque?a c¨¢psula de combustible

Esto no ha sido siempre as¨ª, debido a una gran diferencia que separa de forma clara las instalaciones punteras de ambas tecnolog¨ªas: Mientras el megaproyecto internacional del ITER cuenta con unos 10.000 millones de euros para demostrar en los pr¨®ximos 30 a?os la viabilidad de una futura central de fusi¨®n dedicada ya a la generaci¨®n el¨¦ctrica, las plantas de l¨¢ser de California y Burdeos, con un coste de construcci¨®n de 2.500 millones de euros cada una, est¨¢n todav¨ªa lejos de este horizonte y fueron dise?adas para un cometido muy distinto: la disuasi¨®n militar.

Pues, si bien estos centros intentan recrear las reacciones que se producen en el interior de las estrellas, esto se parece tambi¨¦n mucho a lo que ocurre durante la explosi¨®n de una bomba termonuclear. Esta similitud permite estudiar la f¨ªsica de las armas at¨®micas sin tener que probarlas en detonaciones reales, algo desechado desde 1996 por el Tratado para la Prohibici¨®n Completa de los Ensayos Nucleares.

"El objetivo, efectivamente, es que podamos mantener la disuasi¨®n y renovar de forma fiable nuestro arsenal nuclear, pero estas dos instalaciones ¨²nicas tambi¨¦n est¨¢n puestas a disposici¨®n de la comunidad cient¨ªfica para un gran n¨²mero de experimentos y para el estudio de la producci¨®n de energ¨ªa", coment¨® en Madrid el franc¨¦s Didier Besnard, director del Programa de Simulaci¨®n del Comisariado para la Energ¨ªa At¨®mica (CEA) del que depende el LMJ. Junto a ¨¦l se sentaba el estadounidense Erik Storm, director de Relaciones Internacionales del NIF, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, quien remat¨® las palabras de su colega: "Lo que podemos hacer con el NIF o el LMJ es investigaci¨®n b¨¢sica, ya sea de f¨ªsica o militar. Est¨¢ todav¨ªa muy lejos de una central de energ¨ªa, pues se trata tan s¨®lo de demostrar la capacidad de alcanzar simplemente la ignici¨®n y una peque?a ganancia de energ¨ªa por fusi¨®n. Pero este es el primer paso para que alg¨²n d¨ªa se pueda conseguir el resto. Hay que so?ar".

Estas dos instalaciones l¨¢ser son muy parecidas y la carrera por conseguir esta primera ignici¨®n est¨¢ muy re?ida. El NIF, cuya construcci¨®n est¨¢ m¨¢s avanzada (se encuentra al 86%), espera estar en disposici¨®n de alcanzar el objetivo en el a?o 2010, mientras que el LMJ fija la meta para 2012. Los dos f¨ªsicos se miraron y rieron cuando se les pregunt¨® por la competici¨®n entre los dos centros. "Claro que hay competici¨®n, pero amistosa. Somos los primeros interesados en unir nuestras fuerzas, pues esto no se ha hecho nunca antes en la Tierra y resulta extremadamente dif¨ªcil", coment¨® Besnard. "Tenemos el mismo objetivo, la misma m¨¢quina, el mismo problema. Ser¨ªa est¨²pido no colaborar", apunt¨® Storm.

Para lograr la fusi¨®n, los cient¨ªficos de estos dos centros deben conducir con precisi¨®n extrema un peque?o l¨¢ser inicial a trav¨¦s de unos 10.000 sistemas ¨®pticos hasta amplificarlo unas 15.000 veces y alcanzar 1,8 millones de julios (de ah¨ª el nombre de M¨¦gajoule). Adem¨¢s, este l¨¢ser tiene que ser descompuesto a su vez en unos 200 haces de luz (192 en el NIF y 240 en el LMJ) a lo largo de cientos de metros de unas instalaciones tan grandes como dos campos de f¨²tbol, para converger despu¨¦s en una c¨¢mara de aluminio de 10 metros de di¨¢metro en la que aguarda una peque?a c¨¢psula con los is¨®topos de hidr¨®geno -deuterio y tritio- a 250 grado bajo cero. "Si se comprime suficientemente esta c¨¢psula se pueden provocar reacciones de fusi¨®n; la dificultad estriba en encontrar un m¨¦todo para dirigir toda esta energ¨ªa sobre los ¨¢tomos de forma muy homog¨¦nea. Si no, ocurrir¨ªa lo mismo que cuando se aprieta un globo con las manos y es que se deforma y una parte se expande hacia fuera", detall¨® Besnard, mientras Storm comenz¨® a dibujar sobre un papel algo parecido a un horno. "La t¨¦cnica que utilizamos se llama de ataque indirecto y consiste en meter la c¨¢psula en un peque?o contenedor cil¨ªndrico de oro que ser¨¢ calentado por el l¨¢ser a varios millones de grados como si fuese un microondas", aclar¨® el f¨ªsico franc¨¦s. "Hasta ahora no ¨¦ramos capaces de producir tanta energ¨ªa con un l¨¢ser. Ahora ya sabemos c¨®mo darle forma y amplificarlo, pero tampoco se trata de amplificarlo m¨¢s y m¨¢s, pues debe incidir de forma sim¨¦trica en el objetivo y no puede ser demasiado intenso para no romper las ¨®pticas, lo que explica que haya que descomponerlo en 200 haces de luz".

El resultado de la hipot¨¦tica fusi¨®n, tal y como lo explica Storm, ser¨ªa la liberaci¨®n de una gigantesca potencia. Eso s¨ª, en unos fugaces nanosegundos. "Aunque la potencia sea enorme, en realidad la energ¨ªa no es mucha", matiz¨® el f¨ªsico norteamericano, quien no tiene duda alguna: "En cinco o siete a?os habremos conseguido la primera ignici¨®n y habremos reproducido una peque?a estrella".

Otra cosa bien distinta es que esta recreaci¨®n de una estrella sirva para generar m¨¢s energ¨ªa que la utilizada en la puesta en marcha del l¨¢ser. No en vano, para alcanzar los cerca de 20 megajulios en la ignici¨®n, el l¨¢ser que incida en la c¨¢psula de combustible deber¨¢ haber llegado a casi los 2 megajulios y, para ello, la instalaci¨®n necesitar¨¢ haber captado antes de la red el¨¦ctrica unos 420 megajulios. "Estamos muy lejos de lograr una ganancia de energ¨ªa, pero multiplicar la energ¨ªa del l¨¢ser por un factor 10 supone ya un aut¨¦ntico hito", subray¨® Besnard. "Lo esencial es dar este primer paso que demuestre la viabilidad cient¨ªfica de la fusi¨®n inercial", recalc¨® Storm. "Entonces comenzar¨¢ un largo viaje de una veintena o una treintena de a?os para tratar de aprovecharlo en una central comercial. Y esto s¨®lo si hay una decisi¨®n mundial de que se quiera intentar".

En el caso del National Ignition Facility y el Laser M¨¦gajoule, la ignici¨®n ser¨¢ utilizada para estudiar la f¨ªsica de armas nucleares: ?Hasta qu¨¦ punto recrea una microexplosi¨®n de un arma at¨®mica? Para el director del Programa de Simulaci¨®n de CEA, no se puede comparar realmente con una bomba, pero s¨ª que reproduce las condiciones f¨ªsicas de ¨¦stas: "En una bomba nuclear, para llegar a fusionar los ¨¢tomos ligeros, se requiere primero utilizar la fisi¨®n con plutonio: es la cerilla. En la fusi¨®n no tenemos esa cerilla, por eso necesitamos el l¨¢ser e instalaciones enormes de hasta 300 metros de largo en los que amplificar su energ¨ªa".