En lo profundo del desierto de Nevada en la década de 1980, EE.UU. llevó a cabo una investigación secreta sobre armas nucleares.
Entre los experimentos había un esfuerzo para ver si la fusión nuclear, la reacción que impulsa al sol, podría ser desencadenada en la tierra en un entorno controlado.
Los experimentos fueron clasificados, pero era ampliamente conocido entre los físicos que los resultados habían sido prometedores.
Ese conocimiento llamó la atención de dos jóvenes estudiantes de posgrado que trabajaban en el Laboratorio Nacional de Los Álamos a finales de los años 2000, Conner Galloway y Alexander Valys.
El laboratorio Los Alamos fue creado originalmente en 1943 como un sitio de alto secreto para desarrollar las primeras armas nucleares.
Ubicada cerca de Santa Fe, Nuevo México, ahora es una instalación de investigación y desarrollo del gobierno estadounidense.
Cuando Alex y yo nos enteramos de esas pruebas en Los Álamos, nuestra reacción fue como wow, la fusión inercial ya ha funcionado!.
Se encendieron pellets a escala de laboratorio, se clasificaron los detalles, pero se hizo público lo suficiente como para que supiéramos que se había logrado la ignición, dice el Sr. Galloway.
La fusión nuclear es el proceso de fusión de núcleos de hidrógeno, que produce inmensas cantidades de energía.
La reacción crea helio y no los residuos radiactivos de larga vida del proceso de fisión que se utiliza en las centrales nucleares existentes.
Si la fusión puede ser aprovechada, entonces promete abundante electricidad, generada sin producir CO2.
Esas pruebas en la década de 1980 llevaron al gobierno de Estados Unidos a construir la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en California, un proyecto para ver si los pellets de combustible nuclear podrían ser encendidos usando un potente láser.
Después de más de una década de trabajo, a finales de 2022 los investigadores de NIF hicieron un gran avance.
Los científicos llevaron a cabo el primer experimento de fusión controlada para producir más energía de la reacción que la suministrada por los láseres que lo desencadenaron.
Mientras los físicos de todo el mundo se maravillaban de ese avance, los científicos de la NIF habían tardado mucho más de lo esperado.
Estaban hambrientos de energía, dice el Sr. Galloway.
No quiere decir que necesitaran más bocadillos, sino que el láser NIF era lo suficientemente potente como para encender el balín de combustible.
El Sr. Galloway y el Sr. Valys creen que los láseres más potentes permitirán crear una reacción de fusión que funcione y que pueda suministrar electricidad a la red eléctrica.
Para hacer eso fundaron Xcimer, con sede en Denver.
NIF tuvo que conformarse con un láser que podía bombear dos megajulios de energía.
El Sr. Galloway y el Sr. Valys están planeando experimentar con láseres que pueden suministrar hasta 20 megajulios de energía.
Creemos que 10 a 12 [megajoules] es el punto dulce para una central eléctrica comercial, dice el Sr. Galloway.
Tal rayo láser golpearía la cápsula de combustible con un potente golpe.
Sería como tomar la energía de un camión articulado de 40 toneladas que viaja a 60 mph y enfocarlo en la cápsula de tamaño centímetro por unas pocas millonésimas de segundo.
Los láseres más potentes permitirán a Xcimer utilizar cápsulas de combustible más grandes y simples que NIF, que encontró difícil perfeccionarlas.
Xcimer se une a docenas de otras organizaciones de todo el mundo que intentan construir un reactor de fusión en funcionamiento.
Hay dos enfoques principales.
La trituración de un pellet de combustible con láser pertenece a la categoría de fusión de confinamiento inercial.
La otra forma, conocida como fusión de confinamiento magnético, utiliza imanes potentes para atrapar una nube ardiente de átomos llamada plasma.
Ambos enfoques tienen enormes desafíos de ingeniería que superar.
En particular, ¿cómo extraer el calor generado durante la fusión para que pueda hacer algo útil con él, como conducir una turbina para hacer electricidad?
Supongo que mi escepticismo es que aún no he visto un diagrama conceptual persuasivo de cómo manejas el proceso de sacar energía mientras mantienes la reacción de fusión, dice el Prof. Ian Lowe en la Universidad Griffith en Australia.
Ha pasado su larga carrera trabajando en investigación y política energética.
Mientras que el Prof. Lowe apoya el desarrollo de la tecnología de fusión, simplemente argumenta que un reactor de fusión en funcionamiento no llegará lo suficientemente rápido como para ayudar a reducir las emisiones de CO2 y abordar el cambio climático.
Mi preocupación es que incluso la opinión más optimista es que sería una suerte tener reactores de fusión comerciales para 2050.
Y mucho antes de entonces necesitamos descarbonizar el suministro de energía si no vamos a derretir el planeta, dice.
Otro desafío es que la reacción de fusión produce partículas de alta energía que degradarán el acero, o cualquier otro material que recubre el núcleo del reactor.
Los de la industria de la fusión no niegan los desafíos de la ingeniería, pero sienten que pueden ser superados.
Xcimer planea utilizar una cascada de sal fundida que fluye alrededor de la reacción de fusión para absorber el calor.
Los fundadores están seguros de que pueden disparar los láseres y reemplazar las cápsulas de combustible (una cada dos segundos) mientras mantienen ese flujo en marcha.
El flujo de sal fundida también será lo suficientemente grueso como para absorber partículas de alta energía que podrían dañar el reactor.
Sólo tenemos dos haces láser relativamente pequeños que vienen de ambos lados [del balín de combustible].
Así que sólo necesitas un hueco en el flujo lo suficientemente grande para esas vigas, y así no tienes que apagar y encender todo el flujo, dice el Sr. Valys.
Pero, ¿qué tan rápido pueden hacer que un sistema así funcione?
Xcimer planea experimentar con los láseres durante dos años, antes de construir una cámara objetivo, donde puedan apuntar a los pellets de combustible.
La etapa final sería el reactor en funcionamiento, que esperan que esté conectado a la red eléctrica a mediados de los años 2030.
Para financiar la primera fase de su trabajo, Xcimer ha recaudado $100 millones (£77 millones).
El dinero se utilizará para construir una instalación en Denver y el prototipo de sistema láser.
Se necesitarán cientos de millones de dólares más para construir un reactor en funcionamiento.
Pero para los fundadores de Xcimer, y otras empresas emergentes de fusión, la perspectiva de electricidad barata y libre de carbono es irresistible.
Sabes, cambiará la trayectoria de lo que es posible para el progreso de la humanidad, dice el Sr. Valys.