Al buscar la fuente de energía más económica y fácilmente disponible en la Tierra, independientemente del tiempo y el clima, los científicos han investigado reacciones que proporcionen la mayor cantidad de energía por proceso elemental. La fisión nuclear era una opción obvia, dada la alta energía de enlace asociada con la potente fuerza entre las partículas elementales. Sin embargo, la energía de fisión tiene la conocida desventaja de los residuos radiactivos. Al parecer, sería mucho mejor una versión controlada del proceso que alimenta el Sol: la fusión nuclear.
La energía de fusión ha sido un sueño desde que tengo memoria. En mi propio país, Alemania, los programas de investigación comenzaron en la década de 1960 con el objetivo de apuntar en paralelo tanto a la fusión de confinamiento magnético como a la fusión de confinamiento inercial (es decir, la fusión láser). En el momento en que comencé a trabajar en mi tesis, la investigación sobre la fusión con láser ya se había detenido en Alemania, sin embargo, esta continuó en otros lugares, especialmente en los Estados Unidos.
La fusión por confinamiento magnético se convirtió en una prioridad de la Unión Europea y otras áreas. La investigación ha progresado paso a paso, encontrando problemas imprevistos por aquí y por allá, como es habitual en la ciencia fundamental, pero superándolos con suficiente esfuerzo. El progreso en la fusión de confinamiento magnético ha sido constante y continúa hoy en día en una dirección prometedora. Solo falta un factor de cinco en el rendimiento antes de que se pueda construir una planta de energía significativa.
Luego, en diciembre de 2022, la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, EE. UU., que ha trabajado en fusión láser, anunció que había superado el "punto de equilibrio científico", creando una reacción de fusión que producía más energía que la energía de rayos X inducida por láser que la desencadenaba. A este alto nivel, el escalamiento es complejo, e incluso los factores de mejora de dos pueden ser muy desafiantes. Alcanzar este hito fue un logro muy loable, que mereció toda la atención mediática que atrajo.
Curiosamente, el reciente progreso en la fusión láser ha desencadenado docenas de empresas emergentes en todo el mundo y lo ha convertido en un tema candente en muchas conferencias de óptica y fotónica. Esto me parece notable, ya que, para la fusión láser, al igual que con la fusión de confinamiento magnético, el camino por delante es todavía largo. Entre otras cosas, el punto de equilibrio científico alcanzado en el NIF compara la energía de fusión generada solo con la energía luminosa realmente absorbida por el objetivo para encender el combustible nuclear. La eficiencia radiante del láser no se tiene en cuenta y, en el caso del NIF, fue baja, al igual que la tasa de repetición del pulso.
Por supuesto, hay nuevos conceptos para láseres de alta potencia mucho más eficientes, por lo que las esperanzas son altas. Pero aún se debe esperar un largo camino hacia el éxito tecnológico. A lo largo de ese camino, muchas cuestiones fundamentales en la intersección de la física láser, la ciencia de los materiales, óptica, física del plasma y nuclear aún deben abordarse y superarse. Esto crea una maravillosa oportunidad para los miembros más jóvenes de nuestra comunidad.
Al igual que todo el mundo, seguiré observando con gran interés el desarrollo tanto del confinamiento magnético como de la fusión de confinamiento inercial. Es notable que la óptica y la fotónica, como ningún otro campo, estén allanando el camino para las tecnologías futuras, no solo en fusión, sino también en detección cuántica, comunicación y computación, en microelectrónica energéticamente eficiente, en una interacción hombre-máquina segura y eficiente, así como en tantos otros ámbitos.
Gerd Leuchs,
Presidente de Optica