El futuro a corto plazo de la Máquina Z de los laboratorios Sandia

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La Máquina Z de los Laboratorios Nacionales Sandia, Nuevo México, ha recibido 80 millones de dólares para el año 2014. Sólo 5 millones de dólares se dedican al proyecto MagLIF (Magnetized Liner Inertial Fusion o Fusión Inercial con Delineador Magnetizado); parece poco dinero ya que el objetivo es lograr la ignición de la fusión por confinamiento inercial. Nos cuenta su futuro a corto plazo W. Wayt Gibbs, “Triple-threat method sparks hope for fusion. The secrets to its success are lasers, magnets and a big pinch,” News, Nature 505: 9–10, 02 Jan 2014.

Cual David contra Goliat, el experimento MagLIF compite contra dos gigantes, NIF e ITER, en la búsqueda de la fusión. El experimento NIF (National Ignition Facility) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en California, con un coste estimado de 3.500 millones de dóalres, busca la fusión por confinamiento inercial mediante láser y tuvo un gran éxito hace unos pocos meses. El proyecto ITER, aún en construcción en Cadarache, Francia, con un coste estimado de unos 15.000 millones de euros, busca la fusión por confinamiento magnético; tras múltiples retrasos, no iniciará su operación hasta 2027, unos once años más tarde de la fecha planificada.

Dibujo20140101 feeling the pinch - maglif - sandia labs

La Máquina Z descarga pulsos eléctricos de millones de amperios, los más intensos del planeta, sobre un pequeño cilindro relleno con isótopos de hidrógeno en un infructuoso intento de lograr la ignición de la fusión. El experimento MagLIF, la última apuesta de los Laboratorios Sandia, introduce dos nuevas ideas: por un lado, añadir un campo magnético secundario que estabiliza la implosión del cilindro y aisla térmicamente el combustible de hidrógeno, y por otro, usar un láser que precalienta el cilindro e incrementa su conductividad antes del pinzamiento axial (Z pinch) que provoca la implosión de la cápsula que induce la fusión del combustible.

Dibujo20140101 maglif experimental setup

La técnica MagLIF se ensayó a finales de noviembre usando una corriente de 16 millones de amperios, un campo magnético de 10 teslas y un láser verde que inyectó 2 kilojulios de energía. Mark Herrmann, director de la Máquina Z, es muy optimista con los resultados que se obtuvieron (unos 1010 neutrones de alta energía). El artículo técnico con los resultados es T. J. Awe et al., “Observations of Modified Three-Dimensional Instability Structure for Imploding z-Pinch Liners that are Premagnetized with an Axial Field,” Phys. Rev. Lett. 111: 235005, 03 Dec 2013.

Muy prometedora, la técnica MagLIF tiene un triple futuro a corto plazo. Se puede actualizar la Máquina Z para que alcance 27 millones de amperios, se puede subir el campo magnético a 30 teslas y se puede actualizar el láser para alcanzar 8 kilojulios. También se pretende cambiar el combustible, que ahora sólo contiene deuterio (D), a una mezcla de deuterio y tritio (D+T). Estas mejoras permitirían que en 2015 se alcanzaran los 10<sup>16</sup> neutrones de alta energía, lo que según las simulaciones numéricas significaría alcanzar la ignición de la fusión.

Este año parece decisivo. Un éxito en el proyecto MagLIF sería el argumento más fuerte para la construcción de una versión más grande de la Máquina Z, capaz de alcanzar los 60 millones de amperios. Todos deseamos que tenga éxito, pues la esperanza (en la fusión) es lo último que se pierde.



2 Comentarios

  1. Aunque los demás lectores me destruyan después por mi comentario, pero pienso que la única energia realmente “alternativa” es la fusión nuclear, ninguna otra podrá destronar completamente a las energias fosiles.

    Y por otro lado estoy seguro que los cientificos en algún momento darán con la solución al problema de la fusión controlada, ya que el problema no es imposibilidad fisica (que si sería un problema), ni un problema teorico, sino que se trata de un problema “tecnico” (las maquinas no lo hacen).

    Falta saber si llegará a tiempo para resolver los problemas energeticos grandes como el calentamiento global, es si lo pongo en duda.

  2. Has dado en el clavo, Gerardo. ¿Llegará a tiempo? Porque si no, lo único capaz de destronar a las energías fósiles será su propia escasez.

    No cabe duda que debemos cortar cuanto antes las emisiones de gases de invernadero y reservar los carburantes fósiles para la industria petroquímica en vez de quemarlos alegremente.

    En este sentido, los reactores de fusión prometen ser la panacea que los reactores de fisión también prometieron y nunca cumplieron.

    La desconfianza popular hacia los reactores de fisión es exagerada, pero NO infundada. Lo sucedido en el terremoto de Japón es harto elocuente, por no mencionar ejemplos anteriores como Chernóbil.

    Naturalmente surge la pregunta: ¿y qué tan SEGUROS serán los reactores de fusión? Una respuesta podría ser: tan seguros como una bomba H que no se le ocurra explotar.

    ¿El confinamiento (magnético, inercial, etc.) es totalmente seguro? Seamos optimistas y supongamos que sí. Energía barata, inagotable, segura, y LIMPIA para todo el mundo. Una revolución incalculable.

    Pero a esa feliz revolución todavía se le puede encontrar una contra, y es que toda esa energía, por limpia que sea, finalmente se disipa como CALOR. Las leyes de la termodinámica son inexorables.

    Esta observación no es nada nueva. Por ejemplo, lo dijo hace añares Arthur C. Clarke en un documental de TV. Otro ejemplo, más antiguo todavía (1976), se encuentra en la novela “Un mundo fuera del tiempo” de Larry Niven.

    No es ningún disparate imaginar la Tierra super recalentada, NO por efecto invernadero, sino por la inevitable disipación térmica de las ingentes cantidades de energía limpia que generaría y consumiría una civilización de orden muy superior al nuestro.

    Actualmente el mundo atraviesa una crisis energética. Pues no se nota, tío. Conozco gente que JAMÁS apaga su PC, por mencionar sólo un miserable ejemplo. Y así es con todo lo demás.

    Cada año que pasa, la humanidad consume más energía que el año anterior. Dale a la humanidad energía barata e ilimitada… y enseguida encontrará las más ingeniosas maneras de derrocharla a manos llenas.

    Entonces, lo ideal sería aprovechar una fuente de energía que de todos modos, la usemos o no, calienta la Tierra ahora mismo. Por eso, Gerardo, si en verdad te preocupa el calentamiento global deberías apostar más por la energía solar.

    Además, la belleza de la energía solar es que no necesitamos generarla, sólo hay que recolectarla y almacenarla, lo cual puede hacerse de manera totalmente descentralizada y MÓVIL, a escala hogareña e incluso personal.

    Claro que también tiene contras, y la principal es que mientras no sepamos aumentar drásticamente la eficiencia de conversión de las celdas fotovoltaicas seguirá siendo una fuente energética marginal.

    Otra evidente contra es que NO podemos cubrir el planeta con paneles solares. Ya hoy cada metro cuadrado de tierra desperdiciado significa hambre, y en el futuro seremos más.

    Por eso, el pronóstico más realista a mediano plazo es que usaremos simultáneamente DIVERSAS fuentes energéticas, igual que hoy, pero más limpias (recemos).

    Saludos.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 2 enero, 2014
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