Quizás, en un futuro no tan lejano, podamos replicar los mecanismos responsables de la generación de energía en las estrellas usando reactores de fusión. Y, desde luego, podremos afirmar que desde Canarias hemos contribuido para lograrlo.
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Los recientes éxitos en NIF nos permiten soñar con un futuro donde la fusión nuclear se convierta en una alternativa energética real y demuestra, una vez más, la importancia de la investigación fundamental en cualquier área de conocimiento en el desarrollo de aplicaciones punteras.

Tres de ellos serán realizados en EE. UU. 🇺🇸, uno en la mismísima NIF y dos en la OMEGA Laser Facility, y el otro en el Laser Mégajoule situado en Francia 🇫🇷 donde, por primera vez, tendremos la oportunidad de realizar experimentos de ICF en territorio europeo.

También formamos parte activa en campañas experimentales en centros láser de todo el mundo en estrecha colaboración con organismos nacionales e internacionales 🗺️. Para el próximo año, tenemos programados cuatro nuevos experimentos para seguir perfeccionando nuestras técnicas de caracterización.

Trabajamos a diario en la mejora de nuestros modelos atómicos y en nuevas formas de perfeccionar los métodos de caracterización usando todas las tecnologías a nuestro alcance. El objetivo es poder explicar cualquier espectro experimental a partir de primeros principios mecano-cuánticos.

Lo hacemos inyectando en el blanco trazas de ciertos elementos y estudiando los espectros resultantes. Combinando datos experimentales y nuestros propios modelos para la elaboración de espectros sintéticos podemos inferir las condiciones de temperatura y densidad en el interior del blanco.

¿Y cuál es nuestro papel 🤔? Nosotros elaboramos los métodos de caracterización que permiten extraer las condiciones de temperatura y densidad del hidrógeno a lo largo de la implosión y, así, estudiar el proceso en detalle para poder compararlo con lo predicho por las simulaciones.

En el proyecto en el que participamos actualmente, proponemos la aplicación de campos magnéticos intensos sobre blancos cilíndricos antes de la implosión. Las simulaciones indican que, al hacerlo, deberíamos alcanzar temperaturas más altas y reducir pérdidas energéticas aumentando la ganancia neta.

¿Cuál es el siguiente paso? Para poder convertir la fusión nuclear en una alternativa energética viable a nivel industrial se estima que las ganancias energéticas deben aumentar unas cien veces. Por tanto, es necesario encontrar montajes alternativos que mejoren estas ganancias.

La ICF fueron propuestas en los años setenta pero no fue hasta diciembre de 2022 (¡50 años después!) cuando se logró por primera vez la ganancia energética neta en NIF. Desde ese momento, se han ido enlazando una serie de experimentos exitosos hasta alcanzar un nuevo récord: una ganancia del 250%.

Los blancos suelen ser esféricos y tener un tamaño de unos pocos milímetros haciéndolos apreciables a simple vista. Los láseres utilizados son extremadamente potentes, capaces de emitir la radiación en tiempos típicos de milmillonésimas de segundo.

La idea es introducir el hidrógeno en un blanco sobre el que se hace incidir radiación láser. El láser provoca la compresión del blanco y permite que el hidrógeno alcance temperaturas superiores a los diez mil millones de grados centígrados. Condiciones extremas incluso en núcleos estelares.

El otro método, en el que trabajo en mi tesis doctoral, es la fusión por confinamiento inercial (ICF). La ICF ha recibido mucha más atención al otro lado del Atlántico 🇺🇸 donde se han creado centros láser como la National Ignition Facility (NIF) centrados únicamente en lograr la fusión.

El confinamiento magnético (MCF, por sus siglas en inglés) es, sin duda alguna, el método que recibe más atención en Europa 🇪🇺. La idea de fondo es usar campos magnéticos intensos para confinar el hidrógeno durante periodos de tiempo relativamente largos que pueden alcanzar cientos de segundos.

Históricamente, se han propuesto principalmente dos métodos: el confinamiento magnético y el confinamiento inercial. En ambos casos, el objetivo es forzar en el laboratorio (y durante el tiempo suficiente) las condiciones necesarias para que se produzcan las reacciones de fusión.

En las estrellas , es el propio equilibrio entre la gravedad y los procesos nucleares el que permite alcanzar las temperaturas y densidades extremas en las que la fusión ocurre espontáneamente. Entonces, ¿cómo podemos extraer energía de forma controlada a partir de reacciones de fusión nuclear 🤔?

A diferencia de otras fuentes de energía renovable, la fusión solo requiere hidrógeno que es un material relativamente abundante y accesible en nuestro planeta. Sin embargo, en la Tierra no se dan las condiciones necesarias para permitir que la fusión ocurra de forma natural.

En los núcleos de estrellas típicas como nuestro Sol, la reacción más común es la unión de dos átomos de hidrógeno para formar uno de helio. A lo largo de este proceso, conocido como fusión nuclear, se libera energía en forma de luz ⚡ que posteriormente llega hasta nosotros.

Naciones Unidas se ha propuesta como séptimo objetivo en la Agenda 2030 "Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna". Para ello, es necesario buscar nuevas fuentes de energía limpia y qué mejor forma de empezar que mirando a las estrellas 🔭.