La empresa emergente de fusión nuclear Inertia Enterprises afirmó que ha logrado reducir el tiempo necesario para fabricar las cápsulas de combustible de varios días a minutos en algunas etapas del proceso, y de una semana o más a unas dos o tres horas por cápsula al contabilizar el proceso completo. La empresa considera que este avance elimina uno de los diez obstáculos que debe superar antes de construir una planta de energía de fusión comercial rentable.
Inertia se basa en una tecnología desarrollada en la Instalación Nacional de Ignición (National Ignition Facility - NIF), una compleja instalación de investigación perteneciente al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. La fabricación de cápsulas de combustible en NIF tardaba una semana o más y costaba grandes sumas, porque la instalación produce un número limitado de cápsulas al año con fines experimentales, no para alimentar una central eléctrica a escala industrial.
De un modelo experimental a un proceso apto para la fabricación
Jeff Lawson, cofundador y director ejecutivo de la empresa, afirmó que Inertia trató las cápsulas de NIF como prototipos que debían convertirse en un producto fabricable en grandes cantidades. Por ello, la empresa recurrió a ingenieros industriales, incluidos empleados contratados de empresas como Apple, con el objetivo de rediseñar el proceso para adaptarlo a una producción repetida dentro de una fábrica.
La cápsula consta de una cubierta esférica de diamante, seguida de una fina capa congelada de deuterio y tritio, dos isótopos del hidrógeno utilizados como combustible para la fusión. Las capas cristalinas contienen una mezcla gaseosa de ambos isótopos. Las capas deben aproximarse mucho a la forma esférica perfecta, porque pequeñas imperfecciones pueden obstaculizar el proceso de ignición y limitar la energía producida.
Después, la cápsula se recubre con una envoltura dorada conocida como hohlraum, que convierte la energía del láser en rayos X que comprimen el combustible. Cuando el proceso tiene éxito, los átomos se fusionan y liberan energía. Por ello, Inertia tuvo que acelerar la fabricación sin alejarse demasiado de las propiedades físicas demostradas por los experimentos de NIF.
¿Qué cambia en la práctica?
Tras varias rondas de desarrollo, la empresa afirmó que había logrado hacer crecer los cristales en unos 30 minutos, en lugar de un periodo que podía llegar a una semana en NIF. También desarrolló el proceso en colaboración con NIF, dentro de una asociación entre los sectores público y privado, y asegura que puede ampliarse a escala industrial.
Inertia planea utilizar un láser cuya potencia sea cuatro veces superior a la del láser actualmente instalado en NIF. La empresa afirma que la energía adicional le proporciona un margen mayor que permite aceptar cierto grado de imperfecciones en las cápsulas, lo que también ayudó a reducir el tiempo de fabricación. Según Lawson, aumentar la potencia del láser forma parte de la estrategia de la empresa para proporcionar un margen operativo en los demás componentes del sistema.
Impacto de la reducción del tiempo en el tritio y el tamaño de la planta
El impacto de acelerar la fabricación de las cápsulas no se limita a la productividad. El tritio es un material radiactivo que requiere un cuidado especial durante su manipulación y también es costoso: su precio alcanza unos 30.000 dólares por gramo, mientras que las reservas mundiales no superan aproximadamente los 25 kilogramos, según la revista Science.
Inertia pretende producir su propio tritio con ayuda de reacciones de fusión, pero necesitará una reserva inicial para comenzar a operar. Reducir el tiempo de fabricación de las cápsulas limita la cantidad de tritio que debe conservarse en cualquier momento. La empresa espera que su planta comercial a gran escala consuma diez cápsulas de combustible por segundo, lo que convierte el tiempo de fabricación y el almacenamiento en factores prácticos que influyen en el tamaño y la eficiencia de la instalación, aunque por sí solos no resuelven el resto de los desafíos necesarios para alcanzar una planta rentable.