La fusión nuclear es una de las rutas más prometedoras hacia una fuente abundante de energía limpia. Hay muchos proyectos de investigación en curso en el mundo pero los dos más importantes son ITER (en construcción cerca de Cadarache, Francia) que utiliza confinamiento magnético y NIF (cuya construcción finalizó en 2009) que utiliza confinamiento inercial. La crisis económica está afectando gravemente a ambos proyectos. ITER está considerado el proyecto científico más caro de la historia y se estima que acabará costando unos 15 000 millones de euros, como mínimo; este año Europa ha tenido problemas para pagar su contribución al ITER. NIF es mucho más barato (ha costado unos 3 500 millones de dólares). Nos lo cuenta David Kramer, «DOE looks again at inertial fusion as a potential clean-energy source,» Physics Today, March 2011. Por cierto, también en este blog: «Publicado en Nature: La unión europea desviará mil millones de euros del FP7 hacia el reactor de fusión ITER,» 7 julio 2010; «Publicado en Science: La Unión Europea no puede pagar su parte en la construcción del reactor de fusión ITER, que sufrirá un nuevo retraso,» 18 marzo 2010; «Publicado en Nature: ITER, una obra faraónica con dificultades de financiación,» 2 junio 2010;
La financiación de la ciencia depende de los políticos de turno mucho más que de los propios científicos. El DOE (Departament of Energy) de los EE.UU. financia gran parte de la investigación en nuevas fuentes de energía y ha vuelto de nuevo su mirada hacia la fusión inercial. El gran proyecto de EE.UU. en esta tecnología es el NIF (National Ignition Facility), la gran competencia de la colaboración internacional ITER, aún en construcción en Francia. El NIF finalizó su construcción en 2009 (costó unos 3500 millones de dólares) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y aún no ha logrado iniciar la fusión (la ignición); se espera que lo logre en los próximos años y que además demuestre alguna ganancia en energía (ahora mismo es un saco sin fondo en cuanto a consumo de energía).
En los últimos 50 años la fusión por confinamiento inercial ha avanzado de la mano de los militares (que la utilizan para simular explosiones termonucleares) pero ahora se considera como una ruta prometedora hacia las aplicaciones civiles. En el NIF se utilizan láseres de alta potencia que provocan la implosión de diminutas cápsulas de combustible (isótopos pesados de hidrógeno). El problema del NIF es lograr la ignición reiterada del combustible; en las pruebas de armamento nuclear se puede realizar una prueba al día y punto, pero si queremos obtener rendimientos de energía netos entre 50 y 100 (veces la energía necesaria para la ignición) debemos ser capaces de provocar la ignición con suficiente rapidez. El gran problema es el enfriamiento del láser entre cada par de disparos. Los científicos del LLNL ya han propuesto un nuevo láser de estado sólido, LIFE, que sustituirá al actual cuando se demuestre la ignición y permitirá disparos reiterados.
¿Logrará el NIF la ignición? Muchos lo dudan ya que aún no se controlan bien las inestabilidades del plasma que podrían evitar la ignición. ¿Se podrán abaratar los costos? En la actualidad se estima que un planta de fusión por confinamiento inercial costará unos 8000 millones de dólares, cuando una central nuclear pequeña cuesta sólo unos 1000 millones de dólares. ¿Puede pagar el DOE su contribución a dos proyectos en competencia como NIF y ITER? ¿Debe favorecer a uno de ellos? Sólo los políticos tienen la respuesta.
Hola Francis,
Yo apuesto por la Z machine, la cenicienta que vuelve :-D.
El Cid, la máquina Z no es un reactor de fusión nuclear experimental. Estudia plasmas a alta densidad, alta temperatura, alta presión, como los que se producirán en la ignición de un reactor nuclear de fusión. Lo que se aprenda en la máquina Z sobre plasmas en estas circunstancias será muy útil para los futuros reactores de fusión, pero no hay que confundir churras con merinas.
La máquina Z y el NIF (National Ignition Facility) no deben ser confundidos. NIF enfoca 192 haces láser sobre una bola de 2 mm de diámetro que contiene hidrógeno pesado para producir la fusión nuclear por confinamiento inercial. Para NIF los detalles del plasma no son importantes. Para la máquina Z es lo único que tienen interés.
Quiero dedicar una próxima entrada a la máquina Z.
Gracias Francis, la verdad es que vendría bien una entrada para aprender un poco que es la máquina Z, que es el confinamiento por pinzamiento del plasma y que posibilidades tiene esta técnica para producir energía por fusión nuclear y ser explotada comercialmente.
Cid estoy realizando una tesis sobre la fusión nuclear, los avances que se han hecho etc. y me harías un gran favor diciendome donde puedo encontrar información actualizada i fiable sobre este tema.
Hola, al contrario que en los otros muchos temas de los que tratas en este blog, de fusión inercial sé un poco y comparto alguna cosa que os podría interesar saber:
Aunque aún tienen algún problema con las inestabilidades del plasma, NIF posiblemente podría haber demostrado ya ignición y ganancia. El principal motivo de que no lo esté haciendo es que se está pidiendo usar para otros objetivos (militares). Cuando tenga luz verde, debería ser capaz (2012-2013) de mostrar ganancias entre 10 y 30.
LIFE no es el nombre del nuevo láser. Es el proyecto que seguirá a NIF y pretenderá demostrar fusión de manera repetitiva (5-10 Hz). Es cierto que para ello necesita de láseres capaces de disparar 5-10 veces por segundo y en ello están trabajando varios centros en el mundo.
Europa tiene su proyecto de fusión inercial, HiPER, en el cual trabajo. El objetivo es bastante similar al de LIFE (de hecho, primero fue HiPER y luego fue LIFE)pero por motivos de financiación se está retrasando cualquier decisión de construirlo.
Basado en el Z-pinch, hay un proyecto de fusión del Sandia National Lab en los EEUU. Es el menos desarrollado, pero hasta cierto punto factible.
Un saludo y gracias por tus entradas.
Gracias por tus comentarios, Chuso.