La ignición (con Q>1) de la fusión por confinamiento inercial queda fuera de la agenda del NIF para 2012

El año 2012 iba a ser el año de la ignición de la fusión en el  Instalación Nacional de Ignición (NIF); todo estaba planificado para ello, obtener a final de año un rendimiento total de 5 MJ (megajulios); sería la primera vez que se demostrase la ignición de la fusión por confinamiento inercial. Pero hay otras prioridades que van a retrasar esta investigación, hasta tal punto  que no se sabe si este objetivo de 2012 estará en la agenda del NIF para el año 2013. Así lo atestigua un documento no publicado al que han tenido acceso los editores de la revista Science. El problema no es el retraso de un año o dos en la agenda de la investigación en fusión en el NIF, ese problema es nimio, el problema es que mucha gente quiere leer entre líneas que este retraso es debido a que los responsables científicos del NIF no confían en lograr que la fusión sea una fuente de energía práctica, a que creen que el camino marcado por NIF no es el camino correcto. Yo no lo creo así, pero es mi opinión personal; conozco a mucha gente que utilizará este retraso como la mejor prueba posible (ahora) de que la fusión por confinamiento inercial es malgastar dinero a mansalvas. Penoso, pero cierto. Así nos lo cuenta Daniel Clery, “Energy: Laser Fusion Project Alters Goals, Fueling Concern Over Its Strategy,” Science 335: 23, 6 January 2012.

La fusión como fuente de energía tiene dos grandes vías de progreso, el confinamiento magnético, liderado por ITER, aún en construcción en Cadarache, y el confinamiento inercial inducido por láser, liderado por NIF, hasta que el proyecto HiPER de la CEE vea la luz. Las esperanzas de los investigadores en fusión de todo el mundo están puestas en NIF, hasta que ITER entre en funcionamiento (entre 2018 y 2020). El objetivo de NIF, financiado por el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), es utilizar 192 haces de luz del láser más potente del mundo para aplastar  una diminuta esfera de combustible en el centro de una cápsula cilíndrica (llamada hohlraum), hasta alcanzar temperaturas y presiones más altas que las que hay en el centro del Sol. No basta con lograr la ignición de la fusión, también hay que sostenerla durante un tiempo suficiente para que se fusione una fracción importante del combustible utilizado y se debe demostrar que se produce un saldo positivo de energía (una ganancia mayor de la unidad). Lograr estos objetivos es mucho más sencillo en la fisión (utilizada en los reactores de las centrales nucleares convencionales) pero en la fusión se requiere ir paso a paso.

Hasta el 21 de diciembre de 2011, los planes para el NIF durante el año 2012 eran los siguientes. A finales de marzo se tendría que lograr una evidencia firme de haber logrado la ignición, aunque con una ganancia Q<1. A finales de junio se esperaba demostrar una ganancia Q=1. Finalmente, a finales de septiembre se tendría que haber logrado una ganancia de energía, Q>1, de al menos unos 5 MJ (megajulios). El programa de investigación de NIF hacia la ignición (llamado NIC por National Ignition Campaign) que acabará en 2012 obtendría un éxito clave para el futuro de la fusión, que entraría en una nueva fase hacia un reactor de fusión comercial. Sin embargo, Edward Moses, director del NIF, presentó el 21 de diciembre los nuevos planes para 2012, que retrasan 3 meses cada una de las dos primeras etapas y excluyen la tercera etapa del NIC; la financiación para lograr la ignición de la fusión inercial con Q>1 pasa a tener un futuro  incierto. ¿Qué programa sustituirá a NIC? ¿Financiará el Congreso de los EE.UU. la continuación de un proyecto “fracasado” como NIC? Mucha gente augura grandes recortes en financiación para el NIF.

Edward Moses justifica el retraso en el proyecto NIC por la demanda de los otros usuarios de NIF, los interesados en las simulaciones de explosiones nucleares para asegurar la eficacia del arsenal nuclear, así como otros fines científicos (no especificados). Además, le ha quitado importancia a la etapa 5-MJ del NIC, asegurando que lograr Q=1 en 2012 ya es un gran objetivo cumplido para NIF; lograr una ganancia de 5 MJ debería ser solo una cuestión de afinar ciertos detalles técnicos.  Pero algunos dudan incluso de que se alcance Q=1 a finales de septiembre, cuando acabe la financiación del programa NIC. Si no se lograse, mucha gente cree que será muy difícil que NIF logre una segunda campaña de financiación con los “mismos” objetivos que NIC.

NIF ha sido polémico desde el principio. Los científicos de fusión pudieron proponer una máquina tan grande y costosa como NIF gracias a sus usos militares, pero compaginar estos estudios con el programa experimental de fusión no ha sido fácil. Además, muchos opinan que los objetivos en fusión de NIF eran demasiado ambiciosos, un salto demasiado grande respecto a los avances obtenidos en el pasado. Uno de los críticos más acérrimos es el físico Stephen Bodner, ya jubilado, que fue director de un programa de fusión láser en el NRL (Naval Research Lab); según Bodner el diseño “indirecto” de NIF no es adecuado (los láseres no inciden de forma directa sobre el combustible sino sobre el hohlraum, una cápsula que lo contiene); en su opinión, solo se logrará una ganancia Q>1 con un diseño “directo” (aunque dicho diseño requiere láseres más potentes). Otros críticos también apuntan a problemas con el diseño del hohlraum, que no garantiza una implosión simétrica del combustible.

Permíteme opinar, aunque mi opinión puede ser incorrecta. En EE.UU. toda instalación de investigación mixta, civil y militar, tiene un gran problema, los usuarios militares tienen prioridad sobre los civiles. Para el público general la NIF busca demostrar la ignición de la fusión nuclear por confinamiento inercial; pero en realidad la prioridad son las investigaciones militares de alto secreto. Para el público general los 3500 millones de dólares que ha costado el NIF, el sistema de láseres más potente del mundo situado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), California, es una inversión justificada y necesaria para el futuro de la energía en EE.UU; pero NIF fue diseñado para investigaciones militares y su usos civiles son un simple “lavado de cara.” Para el público general es urgente obtener una solución al problema de la energía, al de la crisis de las reservas de combustibles fósiles y al del cambio climático; pero los militares tienen otra visión de la realidad.

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5 pensamientos en “La ignición (con Q>1) de la fusión por confinamiento inercial queda fuera de la agenda del NIF para 2012

  1. Como decíamos ayer y hoy tenemos que ratificar:

    http://kodesubstanz.wordpress.com/2011/12/18/la-z-machine/

    Es una (militar o no) pésima noticia. Y pido perdón por el casi plagio, no encontré mejor noticia que la tuya para explicar mi postura y que es que la fusión hace agua de tanto deuterio+tritio, aunque quise creer que los americanos podrían; sin poder controlar la antimateria estamos en un serio problema de aquí a 2060.
    Y respecto de hologramas y fractales como entidades topológicas, mira hombre, pseudociencia de a de veras.

    http://www.paremai.org/index.html (esto en Buenos Aires y lo vi hace solo horas en su metrópoli)

    La civilización apuesta al marketing y las consignas huecas, esa oquedad que la prepara socavándola para un derrumbe sin par en todas las eras históricas que ya se han sucedido hasta el presente.

  2. Hola Francis!
    Como investigador en fusión inercial en Europa nos va mucho en lo que NIF logre y con la que está cayendo (financieramente hablando) debemos extremar las precauciones cuando hacemos comentarios sobre los progresos/retrasos de NIF.
    Así el titular de esta entrada es “prensa negativa” innecesaria y no cierta: en ninguna parte de tu texto ni en el artículo de Science dicen que la ignición salga del programa de NIF para el 2012.
    La ignición, esto es, alcanzar la chispa que hace que unas cuantas reacciones de fusión inicial aporten energía para que las reacciones de fusión continúen, es un paso fundamental que está dentro de los planes de NIF antes del verano de 2012. Una vez alcanzado este importantísimo punto, NIF quiere intentar demostrar ganancia 1 antes de que termine el año fiscal americano (31 Sept). Alcanzar los dos hitos garantizaría casi en un 100% la continuidad de financiación de NIF y ganancias necesarias para considerar la fusión inercial por láser como fuente de energía se buscarían en próximos años. Yo no estoy diciendo que lo vayan a conseguir o no, pero cualquier otra valoración (estoy hablando del artículo en Science) creo que es fundamentalmente para dañar la imagen de NIF (como tú decías en los EEUU hay muchos, muchísimos intereses de que NIF fracase).

    Sobre los retrasos puedo hacer algunas especulaciones: por un lado están las campañas experimentales para ciencia básica que tienen que ir tomando un papel cada vez más importante. De hecho ya se han realizado algunos experimentos y este febrero abre de manera más pública las puertas a la comunidad científica con la “primera reunión de usuarios para ciencia básica en NIF” (nuestro grupo estará allí). El pasado Noviembre compusieron un documento con las posibilidades que NIF ofrece en astrofísica, física nuclear, materiales, haces y plasmas. La verdad, son increibles! De hecho, estoy trabajando en un resumen que si tienes a bien, espero que lo publiques en estas páginas. Por otro lado está la demanda militar de la instalación que posiblemente haya crecido con la llegada del nuevo director del LLNL (al que NIF pertenece) y que es un hombre fundamentalmente de armamento. Ya he oído voces de que LLNL está virando hacia líneas de investigación más militares a costa de recortes en ciencia más “académica”.

    Un último inciso sobre el peso militar de la instalación. Este hecho es incuestionable pero a su vez como ha ocurrido con t¡otras tecnologías, sólo ha sido gracias a él que hoy podemos disponer de una instalación como NIF tanto para ciencia como para en un futuro solventar el problema de la energía. Ya que parece ser que en nuestras sociedades no existe ninguna fuerza “ciudadana” para mover a los políticos a financiar grandes instalaciones como NIF, al menos aprovechémonos de aquellos motores que sí lo hacen, como son los militares y de defensa. Ójala no se necesitaran estos para avanzar en aquellos!

    Un cordial saludo.

    • Chuso, gracias por la aclaración. Cierto es que el titular pone “ignición” cuando debería poner “ignición con Q>1” (lo cambiaré).

      “Estoy trabajando en un resumen que si tienes a bien, espero que lo publiques en estas páginas.” Por supuesto, cuenta con ello.

  3. Cierto, somos una especie militarista, ojalá la ignición se logre y ojalá haya ganancia energética (militar o no). Esperamos tu resumen Chuso.

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