Kim Budil supervisó el reciente avance en la fusión en la búsqueda de una energía limpia y abundante en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
El Departamento de Energía de EE. UU. describió el avance como un "logro histórico, sin precedentes".
Budil habló en la Reunión Anual 2023 del Foro Económico Mundial sobre la importancia del experimento y la necesidad de una mayor inversión para escalar la tecnología.
En el gigantesco Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, donde en diciembre se logró un avance en la fusión nuclear, el hombre que la predijo por primera vez sigue trabajando, 60 años después.
John Nuckolls, que ahora tiene más de 90 años, fue uno de los pioneros de la fusión por confinamiento inercial.
"Es un gran físico y muy apasionado por este trabajo", dijo Kim Budil, directora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), al Foro Económico Mundial durante la Reunión Anual 2023 en Davos, Suiza. "Ha trabajado con muchas generaciones de investigadores para impulsar la causa... Aunque cuando le contamos lo que había pasado, su primer comentario fue: '¿Cuál es lo siguiente que vas a hacer?'"
Budil y su equipo de 8.000 ingenieros, físicos, químicos y científicos de materiales de las instalaciones del LLNL en el estado estadounidense de California utilizaron con éxito láseres para crear, en un laboratorio, las condiciones similares a las estrellas necesarias para el encendido de la fusión. El encendido dio como resultado una ganancia neta de energía por primera vez, lo que significa que la reacción de fusión produjo más energía de la que consumió: una ganancia neta de 1,5 megajulios.
En un comunicado, el Departamento de Energía de EE. UU. calificó el avance como un "logro histórico, sin precedentes" que proporcionará "valiosas perspectivas sobre las posibilidades de la energía limpia de fusión".
Budil habló con el Foro Económico Mundial sobre cómo la fusión puede proporcionar una "fuente de energía limpia y abundante para el planeta" y detalló lo que debe ocurrir para escalar la tecnología y crear energía de fusión.
A continuación, se presenta una transcripción editada de las declaraciones de Budil.
Sobre la importancia del avance
"Es el láser más energético del mundo. La huella de la instalación láser en sí equivale aproximadamente al tamaño de tres campos de fútbol americano. Y tiene unos 10 pisos de altura. Ese láser produce unos dos megajulios de energía láser que llegan al objetivo. Lo que hacemos con esa energía es concentrarla en un volumen pequeño para alcanzar temperaturas y densidades extremadamente altas.
"Usamos una pequeña lata de oro y enfocamos 192 haces láser dentro de ella para generar un baño de rayos X. Estos bañan una diminuta cápsula situada en el centro, llena de combustible de hidrógeno. A medida que la superficie exterior de la cápsula, fabricada en diamante, se desprende, la superficie interior se desplaza hacia dentro y comprime el combustible de hidrógeno. Si lo comprimes lo bastante rápido y lo mantienes unido el tiempo suficiente, la reacción de fusión se vuelve autosostenida.
"Lo que observamos en ese experimento del 5 de diciembre es que producimos tres megajulios de energía de fusión por cada dos megajulios de energía láser introducida, lo que supone una ganancia de alrededor de 1,5. Es la primera vez en un laboratorio que alguien logra obtener más energía de fusión que la energía introducida en la cápsula. El láser consume alrededor de 300 y pico megajulios de la red eléctrica; esta instalación no se construyó para ser una central eléctrica, sino una instalación científica, pero la demostración de una reacción de fusión autosostenida es un gran logro y muestra por primera vez el bloque fundamental de lo que podría ser un sistema de energía de fusión."
Sobre el plazo para escalar hasta generar energía
"Definitivamente no la semana que viene. Probablemente sean dos o tres décadas. Pasar de donde estamos hoy a lo que se requeriría para una planta generadora de energía es un desafío bastante significativo. Todo eso es plausible; tenemos estrategias y enfoques que creemos que funcionarían para lograr un impulsor más eficiente y objetivos más sencillos a la escala y el coste necesarios para que sean económicamente viables. Por tanto, hay que conseguir hacer esto no una vez por semana, sino 10 veces por segundo. Es un aumento de escala bastante grande. Y se necesita el equilibrio de la planta. Se necesita la vasija del reactor, por decirlo así, que capture los neutrones producidos y los convierta en calor que se pueda usar para accionar su sistema generador de energía."
Sobre lo que debe ocurrir a continuación
"Lo que necesitamos ahora es una estrategia científica y de inversión que nos permita avanzar en todos estos frentes simultáneamente. Seguiremos trabajando en los objetivos y en la fuente de fusión, por decirlo así, para lograr ganancias más altas. Necesitamos una ganancia de unos cientos para construir un sistema energético. Es plausible; tenemos vías para avanzar en ese sentido, pero requerirá investigación. Para fabricar láseres mucho más eficientes, que sepamos realmente cómo construir: nuestro láser se basó en la tecnología láser de los años ochenta. Hoy los láseres son mucho más eficientes y tenemos estrategias mucho mejores, pero necesitamos demostrarlas, construir líneas de prototipos y trabajar en todos los sistemas que se incorporarán a una central eléctrica. El plazo depende casi directamente de la inversión en recursos."
Sobre la necesidad de inversión
"Construir la instalación costó unos 3.500 millones de dólares y gastamos unos 350 millones de dólares al año en su funcionamiento. Era un proyecto de vanguardia y de alto riesgo cuando empezamos a construir el láser. Siete de las 10 tecnologías críticas no existían; hubo que crearlas en el camino. Esto es lo que se les da bien a las inversiones del sector público: son de gran escala, capaces de gestionar el riesgo a lo largo del tiempo y de aportar recursos al laboratorio desde una amplia gama de disciplinas.
"Nuestro láser no se construyó para la generación de energía, sino como pilar de un programa de seguridad nacional. Si queremos avanzar en esto, las asociaciones público-privadas serán fundamentales. Si observo las empresas privadas de fusión que ya se han escindido, necesitan conocimientos y determinadas habilidades específicas que resultaría prohibitivamente caro desarrollar en el marco de una start-up. Por eso pueden asociarse con los laboratorios para acceder a esa capacidad y experiencia. En el ámbito de la fusión por confinamiento inercial, es esencial."
"Hemos trabajado con empeño y diligencia durante 60 años. [En aquel entonces] los láseres acababan de inventarse; no era una tecnología tan conocida como lo es hoy. El dinero del sector público destinado a la energía de fusión por confinamiento inercial es escaso, y el Departamento de Energía está desarrollando ese programa. Esperamos que, con este gran anuncio, este importante bloque fundamental pueda aumentar el apoyo a ese elemento del programa y atraer a muchos más actores. Este es un camino tecnológico muy exigente. Es plausible, pero necesitamos a las mejores personas trabajando en ello y muchas ideas para seguir adelante."
Sobre la creación de un ecosistema de fusión
"Para impulsar la causa de la fusión, debemos crear un ecosistema en el que cualquier actor del sector privado de este ámbito que quiera comercializar la tecnología pueda trabajar con nosotros para ayudar a avanzar en los diseños de los objetivos, pensar en las arquitecturas láser u otras arquitecturas de impulsores, y beneficiarse de nuestra experiencia y de lo que se necesitará para operar una instalación de esta escala. Confío en que comencemos a ver inversiones públicas significativas en la aplicación energética de esta tecnología. Ya contamos con varias empresas creadas en torno a la fusión por confinamiento inercial que están empezando a explorar alianzas con nosotros para llevar la tecnología hacia adelante.
"Durante los próximos años, es esencial trabajar juntos. El desafío de aumentar la ganancia de los objetivos, haciéndolos más eficientes y sencillos, lo que los hará más rentables para una aplicación energética, es el mismo trabajo, ya sea para la astrofísica o para las aplicaciones energéticas. En algún momento los caminos se separaron; ahora necesito trabajar con todos ellos de forma coordinada y, después, necesito saber que existe una vía de salida para la aplicación energética que permita sostenerla de forma independiente."
Vea la sesión completa con Budil aquí.
