La fusión por láser es un método para iniciar reacciones de fusión nuclear y una posible alternativa al confinamiento magnético. Se basa en el confinamiento inercial, en el que se emplean láseres de alta potencia para calentar y comprimir diminutas cápsulas esféricas que contienen pastillas de combustible compuestas de isótopos del hidrógeno como el deuterio y el tritio.
La elevada temperatura a la que se somete la superficie de la cápsula provoca la microimplosión del combustible y, de resultas de ello, la capa superficial de la pastilla se destruye y explota. La inercia creada por este proceso mantiene el combustible confinado durante un lapso lo suficientemente prolongado como para que se produzcan reacciones de fusión.
Los experimentos en el ámbito de la fusión por láser se iniciaron en la década de 1970. En la actualidad, la Instalación Nacional de Ignición (NIF) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en los Estados Unidos de América, tiene 192 haces de láser y es, con diferencia, la instalación de láser más grande del mundo. En ella, los láseres calientan las paredes interiores de un contenedor de forma cilíndrica chapado en oro, llamado hohlraum, donde se encuentra la cápsula que contiene la pastilla de combustible de deuterio y tritio. La interacción entre el láser y el hohlraum genera rayos X, que calientan y comprimen la cápsula hasta crear un punto caliente en el centro de la pastilla en el que tienen lugar las reacciones de fusión.
Para alcanzar la ignición, es decir, el punto en el que la fusión pasa a ser totalmente autosostenida, las cápsulas de la instalación NIF deberían liberar unas 30 veces más energía de la que absorben.
“En los últimos cinco a?os hemos logrado importantes avances en la instalación y ahora mismo podemos producir entre 2,5 y 3 veces más energía de la que introducimos en el punto caliente del combustible —dice Brian Spears, Jefe Adjunto de Modelización en Fusión por Confinamiento Inercial en la instalación NIF—. Multiplicar por 30 la energía que se consigue sigue siendo una meta importante, pero este no es un proceso lineal y ya hemos adoptado muchas medidas técnicas importantes para lograrlo.”
A fin de que la fusión sea comercialmente viable es fundamental que la presión central dentro del punto caliente del combustible sea varios miles de millones de veces superior a la atmosférica. En la instalación NIF se han conseguido importantes avances en esta esfera sustituyendo las cápsulas de plástico por cápsulas microcristalinas de carbono de alta densidad, lo que ha mejorado tanto los elementos técnicos utilizados para mantener las cápsulas como las estructuras empleadas para llenar las cápsulas con combustible de fusión. Esto permitió a los expertos aumentar considerablemente la eficiencia del acoplamiento energético entre la energía que produce el láser y la que absorbe la cápsula y, en última instancia, producir más energía.
“Todavía tenemos por delante importantes desafíos científicos, pero los avances recientes en la instalación NIF y en otras instalaciones demuestran que estamos cada vez más cerca de alcanzar el umbral de ignición por medio de la fusión por láser”, afirma el Sr. Spears.
En 2020 el OIEA puso en marcha un nuevo proyecto coordinado de investigación (PCI) titulado “Vías hacia la energía derivada de la fusión por confinamiento inercial: investigación de materiales y desarrollo de tecnologías”. El proyecto, en el que participan 24 institutos de 17 países y que es el cuarto en una serie de PCI en este ámbito, se centra en el desarrollo de dise?os de cápsulas de alta ganancia que permitan lograr una fusión completamente autosostenida.