El martes, un comunicado de prensa conjunto del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) y de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear del Departamento anunció que los científicos de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) han logrado una reacción de fusión nuclear controlada que dio lugar a una ganancia neta de energía. Los datos de la instalación muestran que se utilizaron 2,05 megajulios (Mj) de energía de entrada —algo menos de 0,6 kilovatios hora— para producir 3,15 Mj de energía de fusión de salida.

Para producir los resultados, los físicos nucleares del NIF utilizaron 192 láseres dispuestos esféricamente y dirigidos a un recipiente objetivo de medio centímetro que contenía deuterio y tritio, dos variantes pesadas del elemento hidrógeno. Un pulso de luz extremadamente breve y potente procedente de los láseres es canalizado por el blanco para producir una explosión simétrica en torno al combustible interno de hidrógeno, implosionándolo y calentándolo hasta las condiciones extremas en las que tiene lugar la fusión nuclear.

Este proceso, de 'quemar' hidrógeno en helio, impulsa estrellas como nuestro Sol durante miles de millones de años, pero el NIF produce condiciones de fusión durante sólo 100 trillonésimas de segundo: alcanza temperaturas y presiones 10 veces superiores a las del centro del Sol para fusionar una cantidad significativa de su combustible durante ese instante, forzando una implosión del material que lo enciende e inicia la fusión nuclear, el proceso por el que brillan el Sol y todas las estrellas.

El logro es lo que se conoce como breakeven científico, cuando la energía producida por la implosión es igual o superior a la energía transferida a la cápsula.

El anuncio marca uno de los mayores hitos desde la creación del NIF en 1997. Se desarrolló como una rama del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para estudiar un método de lograr la fusión nuclear, conocido como fusión por confinamiento inercial. La construcción finalizó en 2009 y el NIF ha estado realizando experimentos desde entonces, hasta llegar a los resultados de esta semana.

Una de las principales dificultades de la fusión por confinamiento inercial es que los láseres deben incidir en el objetivo siguiendo un patrón de simetría esférica exacta; de lo contrario, la implosión precisa necesaria para producir la fusión no se producirá o solo producirá pequeñas cantidades de energía. En 2018, el NIF solo era capaz de producir 54 kilojulios de energía, 58 veces menos que los resultados más recientes.

El año pasado se logró un gran avance cuando los científicos desarrollaron nuevas técnicas para dominar mejor las simetrías y asimetrías del sistema, lo que dio lugar a una producción de energía 25 veces superior a los resultados de 2018. Aunque en aquel momento aún no habían alcanzado el umbral de rentabilidad científica, los investigadores llegaron al 70 por ciento de ese objetivo. El anuncio del martes es un perfeccionamiento de lo desarrollado el año pasado.

Y aunque el punto de equilibrio científico es un éxito importante en la búsqueda de la fusión nuclear controlada, todavía no es la panacea de la energía limpia y abundante que ayudará a reducir e invertir el cambio climático que se presenta en los medios de comunicación corporativos. Aún queda mucho por hacer para alcanzar lo que se conoce como punto de equilibrio de ingeniería. El principal problema es que los láseres utilizados por el NIF son ineficaces. Sólo alrededor del 0,5% de la energía total que alimentan los láseres llega realmente al blanco para provocar la fusión nuclear.

En otras palabras, la producción de energía necesaria para empezar a considerar realmente la fusión por confinamiento inercial como fuente de energía para uso industrial, comercial y residencial tiene que ser más de 240 veces superior a la comunicada el martes. Y eso sin incluir las consideraciones de eficiencia adicionales que rodean a la conversión de algún modo de la energía producida en electricidad.

El confinamiento inercial no suele considerarse el método en el que se basará una central de fusión nuclear. La estrategia más probable es un reactor tokamak, palabra acuñada por el científico soviético Igor Golovin en 1957 y que significa cámara toroidal con bobinas magnéticas o cámara toroidal con campo magnético axial, según la transliteración rusa. El concepto utiliza campos magnéticos para confinar y comprimir plasma supercaliente en forma toroidal (como un donut).

Se han construido docenas de reactores tokamak desde que se teorizó sobre ellos por primera vez en la década de 1950, y cada generación se ha basado en los conocimientos físicos y de ingeniería adquiridos con las anteriores. El impulso ha sido hacia tokamaks más grandes, necesarios para aumentar su eficiencia en el camino hacia la rentabilidad científica. Pero los costes de cada generación han aumentado considerablemente. El tokamak anterior de mayor éxito fue el Joint European Torus (JET), que costó casi 500 millones de dólares, empezó a funcionar en 1983 y aún se utiliza en estudios de fusión. Su experimento más exitoso tuvo lugar justo el año pasado, en el que logró una operación de cinco segundos que producía aproximadamente un tercio de la producción del punto de equilibrio científico.

Se espera que el tokamak ITER, que costará unos 20.000 millones de dólares y empezará a funcionar en algún momento de los próximos tres años, multiplique como mínimo por seis la producción de energía respecto al resultado del NIF. ITER es una colaboración internacional que lleva desarrollándose desde 1979 e incluye personal y financiación de China, la Unión Europea, India, Japón, Rusia, Corea del Sur y Estados Unidos. El proyecto se ha comparado con el Gran Colisionador de Hadrones y la Estación Espacial Internacional en coste, escala, complejidad y ambición.

El sucesor de ITER, 'DEMO', ya está en fase de discusión, pero la colaboración internacional que continúa en ITER se ha venido abajo en gran medida por la crisis del mundo en desarrollo y las ventajas competitivas para un Estado-nación capaz de mantener de cerca los detalles de una unidad de demostración funcional. Dado que la Academia Nacional de Ciencias esbozó en 2019 una estrategia para continuar el desarrollo a través de 'empresas del sector privado', los costes y plazos futuros están ahora subordinados al sistema capitalista, no impulsados por la planificación científica.

También hay profundamente un aspecto militarista en la investigación en el NIF en comparación con los reactores tokamak. La fusión nuclear a gran escala por implosión se logró en 1952 después de que el presidente Harry Truman ordenara el desarrollo de la bomba de hidrógeno en respuesta a la primera prueba de bomba atómica realizada por la Unión Soviética en 1949. La única forma de conseguir las condiciones físicas necesarias para lograr la fusión era utilizar una bomba nuclear de fisión del tipo de las lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945 para iniciar la reacción de fusión y provocar una detonación termonuclear.

La primera prueba a gran escala de un dispositivo de este tipo fue la prueba 'Ivy Mike', una explosión de 10,4 megatones. Desde entonces, la fusión nuclear incontrolada ha sido la base de todas las armas nucleares de fusión desarrolladas.

La investigación y producción de estas armas fue la razón por la que se creó el Lawrence Livermore. A lo largo de la Guerra Fría, desempeñó un papel clave en el desarrollo de innumerables armas nucleares, un papel que continúa en la actualidad. El laboratorio también se utiliza para mantener y renovar el arsenal nuclear del ejército estadounidense.

Paralelamente, el LLNL lleva a cabo numerosas investigaciones sobre las propiedades físicas del plutonio con el fin de fabricar mejores bombas de fisión para encender ojivas de fusión. Una de estas vías utiliza el conjunto de láseres que generan energía de fusión para implosionar el plutonio. Es una forma de estudiar y perfeccionar las explosiones atómicas sin detonar armas nucleares, lo que está prohibido por numerosos tratados internacionales.

Estas investigaciones dejan claro que el verdadero resultado del reciente éxito en el NIF no es hacia nuevas fuentes de energía para uso general, sino hacia nuevas y más destructivas formas de acabar con vidas humanas. La investigación sobre la energía de fusión nuclear demuestra que puede ser una poderosa herramienta para acabar con la dependencia de la civilización moderna de los combustibles fósiles, pero sólo se desarrollará libremente hacia ese fin cuando se ponga fin a la subordinación de dicha investigación a los intereses imperialistas.

(Publicado originalmente en inglés el 16 de diciembre de 2022)