Dentro del avance de la fusión nuclear que podría ser un paso hacia la energía limpia ilimitada en un futuro lejano

por Scott Pelley

15 de enero de 2023 / 6:58 p. m. / Noticias CBS

El mes pasado, la estrella más cercana a la Tierra estaba en California. En un laboratorio, por primera vez, los láseres más grandes del mundo obligaron a los átomos de hidrógeno a fusionarse en el mismo tipo de reacción que produce energía que enciende el sol. Duró menos de una milmillonésima de segundo. Pero, después de seis décadas de trabajo duro y fracaso, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore demostró que se podía hacer. Si algún día la fusión se convierte en energía comercial, sería interminable y libre de carbono. En otras palabras, cambiaría el destino humano. Como verás, queda mucho por hacer. Pero después del gran avance de diciembre, nos invitaron a recorrer el laboratorio y conocer al equipo que trajo el poder de las estrellas a la Tierra.

La fusión descontrolada es fácil: dominada hace tanto tiempo que las películas son en blanco y negro. La fusión es lo que hace una bomba de hidrógeno, liberando energía al obligar a los átomos de hidrógeno a fusionarse. Lo que ha sido imposible es aprovechar los fuegos de Armageddon en algo útil.

El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore del Departamento de Energía de EE. UU. ayuda a mantener armas nucleares y experimenta con física de alta energía. A una hora al este de San Francisco, conocimos a la directora de Livermore, Kim Budil, en el laboratorio que hizo historia, el National Ignition Facility.

Kim Budil: La Instalación Nacional de Ignición es el láser más grande y energético del mundo. Fue construido a partir de la década de 1990, para crear condiciones en el laboratorio que antes solo eran accesibles en los objetos más extremos del universo, como el centro de los planetas gigantes, o el sol, o en el funcionamiento de armas nucleares. Y el objetivo era realmente poder estudiar ese tipo de condición de muy alta energía y alta densidad con mucho detalle.

La Instalación Nacional de Ignición, o NIF, se construyó por $ 3.5 mil millones para encender la fusión autosuficiente. Lo intentaron casi 200 veces durante 13 años. Pero como un automóvil con una batería débil, el 'motor' atómico nunca se encendería.

Scott Pelley: NIF dibujó algunos apodos.

Kim Budil: Lo hizo. Durante muchos años, la "Instalación de no ignición", la "Instalación de nunca ignición". Más recientemente, la "Instalación de casi ignición". Entonces, este evento reciente realmente ha puesto a Ignition en el NIF.

La ignición significa encender una reacción de fusión que emite más energía que la que ponen los láseres.

Kim Budil: Entonces, si puede calentarlo lo suficiente, densarlo lo suficiente, lo suficientemente rápido y mantenerlo unido el tiempo suficiente, las reacciones de fusión comienzan a autosostenerse. Y eso es realmente lo que sucedió aquí el 5 de diciembre.

El mes pasado, el disparo láser disparado desde esta sala de control puso dos unidades de energía en el experimento, los átomos comenzaron a fusionarse y salieron unas tres unidades de energía. Tammy Ma, que dirige las iniciativas de investigación de fusión láser del laboratorio, recibió la llamada mientras esperaba un avión.

Tammy Ma: Y me eché a llorar. Eran solo lágrimas de alegría. Y realmente comencé a temblar físicamente y a saltar arriba y abajo, ya sabes, en la puerta antes de que todos subieran. Todo el mundo estaba como, "¿Qué está haciendo esa mujer loca?"

Tammy Ma está loca por la ingeniería.

Ella nos mostró por qué el problema de la fusión haría llorar a cualquiera. En primer lugar, está la energía requerida que se entrega mediante láseres en estos tubos que son más largos que un campo de fútbol.

Scott Pelley: ¿Y cuántos hay en total?

Tammy Ma: 192 láseres en total.

Scott Pelley: Cada uno de estos láseres es uno de los más energéticos del mundo y tienes 192 de ellos.

Tammy Ma: Eso es genial, ¿verdad?

Bueno, bastante caliente en realidad, millones de grados, por eso usan llaves para bloquear los láseres.

Los rayos inciden con una potencia 1.000 veces mayor que toda la red eléctrica nacional. Las luces de tu casa no se apagan cuando disparan porque los condensadores almacenan la electricidad. En los tubos, los rayos láser se amplifican corriendo de un lado a otro y el destello es una fracción de segundo.

Tammy Ma: Tenemos que llegar a estas condiciones increíbles; más caliente, más denso que el centro del sol, por lo que necesitamos toda esa energía láser para llegar a estas densidades de energía muy altas.

Todo ese golpe vaporiza un objetivo casi demasiado pequeño para verlo.

Scott Pelley: ¿Puedo sostener esto?

Michael Stadermann: Absolutamente

Scott Pelley: Increíble. Absolutamente increible.

El equipo de Michael Stadermann construye los proyectiles de objetivos huecos que se cargan con hidrógeno a 430 grados bajo cero.

Michael Stadermann: La precisión que necesitamos para fabricar estos proyectiles es extrema. Las conchas son casi perfectamente redondas. Tienen una rugosidad cien veces mejor que un espejo.

Si no fuera más suave que un espejo, las imperfecciones harían que la implosión de los átomos fuera desigual provocando una fusión.

Scott Pelley: Así que estos deben ser tan perfectos como sea humanamente posible.

Michael Stadermann: Así es. Así es, y creemos que se encuentran entre los artículos más perfectos que tenemos en la Tierra.

El laboratorio de Stadermann busca la perfección vaporizando el carbono y formando el caparazón con el diamante. Construyen 1.500 al año para hacer 150 casi perfectos.

Michael Stadermann: Todos los componentes se reúnen bajo el propio microscopio. Y luego el ensamblador usa etapas electromecánicas para colocar las partes donde se supone que deben ir, juntarlas y luego aplicamos pegamento con un cabello.

Scott Pelley: ¿Un pelo?

Michael Stadermann: Sí. Suele ser algo parecido a una pestaña o algo parecido, o un bigote de gato.

Scott Pelley: ¿Aplicas pegamento con un bigote de gato?

Michael Stadermann: Así es.

Scott Pelley: ¿Por qué tiene que ser tan pequeño?

Michael Stadermann: El láser nos da solo una cantidad finita de energía, y para impulsar una cápsula más grande necesitaríamos más energía. Entonces, es una restricción de la instalación que han visto que es muy grande. Y a pesar de su gran tamaño, esto es lo que podemos conducir con él.

Scott Pelley: El objetivo podría ser más grande, pero entonces el láser tendría que ser más grande.

Michael Stadermann: Así es.

El 5 de diciembre, usaron un objetivo más grueso para que mantuviera su forma por más tiempo y descubrieron cómo aumentar la potencia del disparo láser sin dañar los láseres.

Tammy Ma: Así que este es un ejemplo de un objetivo antes del tiro...

Tammy Ma nos mostró un ensamblaje objetivo intacto. Esa concha de diamante que viste está dentro de ese cilindro plateado.

Esta asamblea entra en una cámara de vacío azul, de tres pisos de altura. Es difícil de ver aquí porque está lleno de láseres e instrumentos.

A este instrumento lo llaman Dante porque, nos dijeron, mide los fuegos del infierno. Un físico dijo: "Deberías ver el objetivo que atacamos el 5 de diciembre".

Lo que nos hizo preguntar: "¿Podríamos?"

Scott Pelley: ¿Habías visto esto antes?

Tammy Ma: Esta es la primera vez que lo veo.

Para Tammy Ma, y para el mundo, este es el primer vistazo a lo que queda del ensamblaje objetivo que cambió la historia: un artefacto como el primer teléfono de Bell o la bombilla de luz de Edison.

Scott Pelley: Esto va a terminar en el Smithsonian.

El cilindro objetivo fue volado hasta el olvido, el soporte de cobre que lo sostenía se desprendió hacia atrás.

Scott Pelley: La explosión al final de esto fue más caliente que el sol.

Tammy Ma: Hacía más calor que el centro del sol. Pudimos alcanzar temperaturas que fueron las más altas de todo el sistema solar.

Lo que haría un cambio astronómico en la energía eléctrica. A diferencia de las plantas nucleares actuales, que separan los átomos, fusionarlos es mucho más poderoso, con poca radiación a largo plazo. Y es fácil de apagar, por lo que no se derrite. Pero pasar del primer encendido a un motor será difícil.

Scott Pelley: ¿Cuántas tomas tomas en un día?

Tammy Ma: Tomamos, en promedio, un poco más de una inyección por día.

Scott Pelley: Si en teoría se tratara de una central eléctrica comercial, ¿cuántos disparos se necesitarían al día?

Tammy Ma: Se requerirían aproximadamente diez disparos por segundo. Y el otro gran desafío, por supuesto, no es solo aumentar la tasa de repetición, sino también lograr que la ganancia de los objetivos aumente hasta un factor de 100.

Las reacciones no solo tendrían que producir 100 veces más energía, sino que una planta de energía necesitaría 900.000 conchas de diamante perfectas al día. Además, los láseres tendrían que ser mucho más eficientes. ¿Recuerdas, el avance de diciembre puso dos unidades de energía y sacó tres? Bueno, se necesitaron 300 unidades de potencia para disparar los láseres. Según ese estándar, fueron 300 adentro, tres afuera. Ese detalle no estuvo al frente y al centro en la conferencia de prensa de diciembre del Departamento de Energía, que fusionó el avance con una línea de tiempo improbable.

La secretaria de Energía, Jennifer Granholm, en la conferencia de prensa del Departamento de Energía: El anuncio de hoy es un gran paso hacia el objetivo del presidente de lograr la fusión comercial en una década.

Scott Pelley: Cuando escuchó que el objetivo del presidente Biden era la energía de fusión comercial en una década, ¿pensó qué?

Charles Seife: Pensé que era una tontería.

Charles Seife es un matemático de formación, autor científico y profesor de la Universidad de Nueva York que escribió un libro en 2008 sobre la exageración de la energía de fusión.

Charles Seife: No quiero restarle importancia al hecho de que este es un logro real. La ignición es un hito que la gente ha estado tratando de hacer durante años. Me temo que hay tantos obstáculos técnicos, incluso después de este gran logro, que diez años es una quimera.

Esos obstáculos, dice Seife, incluyen ampliar el logro de Livermore. La inyección de diciembre generó suficiente exceso de energía para hervir dos tazas de café. Se podrían superar los obstáculos, dice Seife, pero no pronto.

Charles Seife: Apuesto a que no lo tendremos para 2050.

Aún así, apostando contra la profecía de Charles Seife, hay más de 30 empresas privadas que diseñan varios enfoques para la energía de fusión, incluido el uso de imanes, no láseres. $ 3 mil millones en dinero privado fluyeron hacia esas empresas en los últimos 13 meses, incluidas las apuestas de Bill Gates y Google. En medio de toda esta especulación, el director de Lawrence Livermore, Kim Budil, está seguro de una cosa.

Scott Pelley: ¿Puedes hacerlo de nuevo?

Kim Budil: Absolutamente.

Van a intentarlo de nuevo el próximo mes. Budil está de acuerdo en que los obstáculos son enormes. Pero nos dijo que la energía de fusión comercial podría demostrarse en unos 20 años, con suficiente financiación y dedicación. Comparamos el primer encendido con el primer vuelo de los hermanos Wright que cubrió solo 120 pies.

Kim Budil: Una cosa es creer, que la ciencia es posible, que se pueden crear las condiciones, y otra es verlo en acción. Y realmente es una sensación extraordinaria después de trabajar durante 60 años para llegar a este punto de haber tomado el primer vuelo.

Pasaron 44 años desde un salto de charco hasta un vuelo supersónico. Que la energía de fusión esté dentro de 10 o 50 años es ahora principalmente un problema de ingeniería. Lawrence Livermore ha demostrado que de una máquina nace una estrella.

Producida por Andy Corte. Productora asociada, Annabelle Hanflig. Asociada de transmisión, Michelle Karim. Editado por Jorge J. García.

Corresponsal, "60 Minutos"

Publicado por primera vez el 15 de enero de 2023 / 6:58 p. m.