El futuro de la energía limpia e ilimitada

Puntos clave

• El 5 de diciembre, científicos estadounidenses en la Instalación Nacional de Ignición en California generaron más energía a partir de una reacción de fusión nuclear de la que pusieron en
• El resultado experimental es un gran avance en energía nuclear en una búsqueda de un siglo para desbloquear el poder del sol en la tierra.
• Con más investigación e inversión financiera, los investigadores creen que estamos a cuatro décadas de producir energía ilimitada y 100 % limpia

“El lunes 5 de diciembre de 2022 fue un día importante en la ciencia”.

Este eufemismo fue entregado por Jill Hruby, subsecretaria de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA), en una conferencia de prensa el 13 de diciembre.

El tema: Un gran avance en la energía nuclear en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en California.

El director de la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca, el Dr. Arata Prabhakar, calificó el logro como un "hito científico" y una "maravilla de la ingeniería increíble".

“Esta dualidad de avanzar en la investigación, construir sistemas de ingeniería complejos, ambos lados aprendiendo uno del otro, así es como hacemos cosas realmente grandes y difíciles, y este es solo un hermoso ejemplo”, agregó.

La ganancia neta de energía de la reacción de fusión es la primera en la historia humana. Mientras más investigación (una montón se necesita más investigación) para hacer que la tecnología sea replicable, escalable y más eficiente, es un paso esencial en el camino hacia la energía limpia.

Y para los inversores, eso representa décadas de oportunidades maduras para aprovechar.

¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión nuclear consiste en combinar átomos en un solo átomo más grande. El proceso genera enormes cantidades de energía y es la reacción central que impulsa nuestro sol.

La fusión nuclear difiere de la fisión nuclear, el proceso utilizado en las plantas de energía nuclear. La fisión divide los átomos, en lugar de combinarlos, generando desechos radiactivos peligrosos en el proceso.

Por el contrario, la fusión nuclear es mucho más eficiente, casi no genera desechos y utiliza átomos de hidrógeno fácilmente disponibles en el agua de mar, en lugar de materiales radiactivos enterrados en el suelo. Eso lo convierte en el candidato ideal para alimentar todo, desde casas hasta plantas de fabricación... si se pudiera escalar.

Desde que se descubrió la fusión hace un siglo, los científicos se han apresurado a desbloquear y replicar la mecánica en un laboratorio. Pero ejecutar una reacción de fusión que requiere menos energía de la que emite, un proceso llamado ignición, ha eludido a los científicos...

Hasta ahora.

El avance de la energía nuclear en pocas palabras

El avance de la energía nuclear de diciembre ocurrió en la Instalación Nacional de Ignición, que utiliza un proceso llamado "fusión termonuclear inercial".

Esencialmente, el complejo láser de 3.5 millones de dólares dispara 192 láseres a una pequeña cápsula. La cápsula contiene dos isótopos de hidrógeno que, cuando son bombardeados con energía, se vaporizan casi de inmediato. El proceso de fusión libera enormes cantidades de energía.

En el pasado, la entrada de energía de los láseres superaba con creces la salida de energía de la reacción de fusión. Pero el 5 de diciembre, los investigadores probaron algo nuevo.

El caparazón alrededor de la cápsula que usaron era más grueso que en experimentos anteriores, lo que significa que los pequeños defectos afectan menos al experimento. Este cambio simple, e increíblemente replicable, permitió que sucediera algo increíble.

El Dr. Marvin Adams, administrador adjunto de programas de defensa de la NNSA, describió el proceso en la conferencia de prensa del martes. Señaló que el proceso comenzó con un cilindro esférico que contenía una pequeña cápsula, "aproximadamente la mitad del diámetro de un BB".

“192 rayos láser entraron desde los dos extremos del cilindro”, dijo, “y golpearon la pared interior…. Los rayos X de la pared incidieron en la cápsula esférica. El combustible de fusión en la cápsula se exprimió, comenzaron las reacciones de fusión. Todo esto había sucedido antes, 100 veces antes. Pero la semana pasada, por primera vez, diseñaron este experimento para que el combustible de fusión se mantuviera lo suficientemente caliente, lo suficientemente denso y redondo durante el tiempo suficiente para que se encendiera. Y produjo más energías que las que habían depositado los láseres. Alrededor de 2 megajulios adentro, alrededor de 3 megajulios afuera. Una ganancia de 1.5”.

La importancia de este avance

Una ganancia de 1.5 suena pequeña y, en términos de energía, lo es. Pero no es el tamaño de la reacción lo que importa, es que sucedió en absoluto.

El avance de la fusión nuclear del 5 de diciembre fue la culminación de un siglo de investigación, financiamiento y fracasos. Aunque hay muchos pasos entre hoy y la viabilidad comercial, sin este paso, la fusión como fuente de energía era poco más que un truco de ciencia ficción. Hoy es una realidad.

Y el potencial a largo plazo de un futuro basado en la fusión es simplemente asombroso. A diferencia del carbón y los combustibles fósiles, las reacciones de fusión no generan emisiones de CO2 ni otros subproductos. Y dado que funciona con hidrógeno, el elemento más abundante en el universo, su potencial de producción es prácticamente ilimitado.

Con tanta energía, no solo reduciremos nuestra huella de emisiones, sino que podríamos revertirla.

La energía ilimitada haría posible el avance de todo tipo de tecnologías de manera más rápida, económica y limpia, desde soluciones para el cambio climático hasta mejores computadoras portátiles.

La energía de fusión podría aliviar los apagones de energía, alimentar las plantas de tratamiento de agua y ayudarnos a descubrir mejores formas de reciclar y desechar la basura.

Las nuevas tecnologías podrían extraer CO2 de la atmósfera a gran escala, mitigando el cambio climático y reduciendo las víctimas humanas provocadas por la contaminación.

La tecnología de baterías podría avanzar, lo que permitiría la adopción masiva de producción y almacenamiento de energía limpia para hogares, vehículos y más.

A gran escala a largo plazo, la energía de fusión podría eliminar las emisiones de la humanidad, lo que permitiría un planeta más limpio, más verde y más saludable, sin mencionar una vida mejor para toda la humanidad.

Si eso suena un poco idealista, no te equivocas. Pero, de nuevo, la perspectiva de la energía de fusión era idealista hace 50 años. Este mes, los científicos demostraron que la fusión es posible. ¿Por qué no pueden hacerse realidad también los otros beneficios a largo plazo?

¿Qué significa esto para los inversores?

Pero antes de que un futuro de fusión se haga realidad, el espacio energético requiere más investigación e innovación, mucha.

El tiempo y la tecnología son la clave

La conferencia de prensa reveló que la matriz de láser que impulsó el avance de la energía nuclear se basa en una tecnología de 40 años. Los láseres modernos no solo son más potentes, sino que también son más eficientes, lo que significa que las mayores ganancias de energía de fusión están a la vuelta de la esquina.

El director de LLNL, el Dr. Kim Budil, tuvo cuidado de recordar a los periodistas e inversores que la fusión no está a cuatro semanas o incluso a cuatro años. El proceso llevará tiempo.

“Hay obstáculos muy importantes, no solo en la ciencia, sino también en la tecnología”, dijo. “Esta es una cápsula encendida una vez, y para realizar energía de fusión comercial, tienes que hacer muchas cosas. Debe poder producir muchos, muchos eventos de ignición de fusión por minuto, y debe tener un sistema robusto de controladores para permitir eso”.

Sin embargo, también es optimista de que un futuro impulsado por fusión está al alcance de la mano.

"[Es] probablemente no dentro de cinco décadas [de distancia], que es lo que solíamos decir", agregó. “Creo que se está moviendo hacia el primer plano. Con unas pocas décadas de investigación e inversión... podría ponernos en condiciones de construir plantas de energía”.

Las inversiones financieras pueden impulsar una comercialización más rápida

El LLNL se basó en gran medida en subvenciones y fondos públicos para hacer realidad el gran avance de la energía nuclear. Pero la Secretaria de Energía de EE. UU., Jennifer Granholm, cree que se requiere tanto investigación privada como pública para que la fusión suceda.

“Sabemos que ha habido un gran interés entre la comunidad de financiación privada... y lo alentamos”, dijo en la conferencia de prensa del martes. “Esto demuestra que se puede hacer, lo cual siempre ha sido una pregunta: ¿puedes llegar ahí?”.

"Ese umbral que se cruza permite [a los científicos] comenzar a trabajar en mejores láseres, láseres más eficientes, en mejores cápsulas de contención, etc., [Estas son] las cosas que son necesarias para permitir que se modularice y se lleve a escala comercial".

Afortunadamente, el sector privado se está sumando. Kim Budil señaló que muchas empresas privadas están explorando la producción de fusión inercial junto con su prima, la fusión magnética. (La fusión magnética usa un tokamak, un dispositivo en forma de dona que usa imanes fuertes para confinar el plasma en una forma particular).

Budil cree que, entre que la fusión magnética está "un poco por delante" y el avance de encendido de este mes, tener nuestra "cartera de enfoques" tecnológicos actual es realmente un gran lugar para estar.

Agregó: "Estas comunidades se alimentarán entre sí, aprenderemos, continuaremos avanzando en el campo y muchas tecnologías surgirán de ambos campos además de un camino hacia una planta de energía de fusión".

Aprovechando el avance de la fusión nuclear

Durante la conferencia de prensa, Arata Prabhakar compartió un momento de reflexión con la audiencia.

“También he estado reflexionando sobre cuán largo puede ser el viaje desde el saber hasta el hacer”, dijo. “Porque ha pasado un siglo desde que nos dimos cuenta de que era la fusión [alimentando las estrellas]. Y en ese siglo, se necesitaron tantos avances diferentes que finalmente se unieron hasta el punto de que pudimos replicar esa actividad de fusión de esta manera controlable en un laboratorio”.

El tiempo, incluso en una escala de décadas, es un concepto con el que los inversores están familiarizados. Se necesita tiempo para ganar dinero, invertir dinero y ver los resultados de esas inversiones.

Si la fusión nuclear se puede llevar a escala comercial, representa energía ilimitada para la humanidad y un enorme potencial de ganancias para los inversores que se quedaron.

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Y como dijo el martes el director de LLNL, Kim Budil, "los desafíos de la ciencia y la tecnología en el camino hacia la energía de fusión son abrumadores, pero hacer posible lo que parece imposible es cuando estamos en nuestro mejor momento".

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