Físico peruano propone un nuevo camino para la ignición por fusión que reduciría a la cuarta parte el consumo de energía
El físico peruano Luis Felipe Delgado-Aparicio propone una ruta distinta para alcanzar la ignición por fusión termonuclear, el punto en que las reacciones dentro de un plasma pueden sostenerse por sí mismas. Su estudio, publicado en Physical Review Letters, plantea cambiar la secuencia con la que se introduce el combustible y se calienta el plasma, una modificación que, según el investigador, podría reducir de forma considerable la energía necesaria para llegar a esas condiciones.
Delgado-Aparicio, egresado de la PUCP y director del Departamento de Proyectos Avanzados y de la División de Diagnóstico Avanzado del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL), desarrolló la investigación junto con Masayuki 'Masa' Ono y Jonathan Menard. La idea comenzó hace cinco años, cuando decidió estudiar desde la teoría un problema que había analizado durante décadas como físico experimental.
"Me armé de valor y comencé a hacer cálculos numéricos, literalmente, con lápiz y papel. Así comenzó todo", relató en una entrevista de PuntoEdu de la PUCP.
¿En qué consiste el nuevo camino hacia la ignición por fusión?
La fusión nuclear busca unir núcleos de átomos ligeros para liberar grandes cantidades de energía, como ocurre de forma natural en el Sol. En la Tierra, el proceso exige un plasma sometido a temperaturas extremas, que pueden alcanzar los 100 millones de grados Celsius. Uno de los principales desafíos consiste en llevar ese material hasta las condiciones necesarias para que la reacción pueda sostenerse.
El método tradicional parte de una mayor cantidad de combustible y después aplica calor para elevar la temperatura. La propuesta de Delgado-Aparicio invierte ese orden: primero se calienta un plasma más ligero y luego se incorpora más combustible de forma progresiva.
"El método tradicional, repito, pone combustible y de ahí calienta. El nuestro, calienta de ‘arranque’ y luego uno pone más y más combustible. Es como prender una fogata o una parrilla", explicó.
Para describir la diferencia, el científico recurrió a una comparación con la geografía peruana. "Si encuentras un valle ubicado por el costadito, es mucho más fácil subir", señaló al explicar que su propuesta busca alcanzar la misma condición final mediante una trayectoria distinta. El trabajo plantea así una formulación alternativa para estudiar la ignición desde una perspectiva termodinámica.
¿Cómo podría reducir el consumo de energía para alcanzar la fusión?
El cambio en la secuencia podría disminuir la energía necesaria para alcanzar las condiciones de ignición. Delgado-Aparicio explicó el impacto mediante un ejemplo: si el método tradicional requiriera 100 galones de “energía”, su propuesta necesitaría solo la cuarta parte. La cifra corresponde al ejemplo utilizado por el investigador para explicar las diferencias entre ambos caminos.
La propuesta tampoco exige reemplazar los reactores de fusión por máquinas completamente nuevas. "La máquina va a ser la misma, lo que pasará es que ya no se usará tanto combustible", afirmó. El objetivo consiste en modificar la forma en que el reactor alcanza las condiciones necesarias, con potenciales efectos sobre el gasto energético y los costos del proceso.
¿Cuándo podría estar disponible la energía de fusión?
Delgado-Aparicio considera que, si su método supera las pruebas necesarias y se aplica de forma efectiva, la energía de fusión podría llegar en unos 10 años. La tecnología todavía enfrenta el reto de pasar de experimentos y modelos físicos a sistemas capaces de producir energía de manera continua.
La reacción utiliza isótopos del hidrógeno, principalmente deuterio y tritio. El primero puede obtenerse del agua de mar, mientras que el segundo posee un protón y dos neutrones. Para el investigador, la disponibilidad de estos combustibles sustenta el potencial de la fusión como fuente energética durante miles de años. "Es una fuente de energía prácticamente ilimitada", sostuvo.