La Politécnica se suma a la carrera por alcanzar la fusión atómica

Científicos de la Politécnica de Valencia han creado un modelo físico-matemático que describe las propiedades de los gases convertidos en plasmas de deuterio e hidrógeno de alta densidad de energía claves para el desarrollo de la energía de fusión

RAFEL MONTANER VALENCIA El Grupo de Física Matemática del Instituto de Matemática Pura y Aplicada de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), dirigido por el catedrático Igor Tkachenko, mantiene una estrecha colaboración científica en el campo de la conversión de gases en plasmas de deuterio e hidrógeno de alta densidad de energía con tres grupos de investigación del Instituto de Problemas de Física Química (IPCP, siglas en inglés) de la Academia de Ciencias de Rusia.
El profesor detalla que el "fin de la investigación de plasmas y, en particular, de plasmas de alta densidad de energía, es la fusión nuclear, tanto a través del confinamiento magnético (tokamaks como el ITER) como inercial, el método más fiable y barato de producción de energía con fuentes inagotables". "Es decir, crear y controlar una estrella en el laboratorio", apunta este investigador de origen ucraniano que recaló hace 17 años en la UPV gracias a una beca del Consell.
Este "valenciano" de Odessa mantiene una estrecha relación con una de las grandes autoridades científicas de Rusia, el profesor Vladimir Fortov, uno de los pioneros en la aplicación de las ondas de choque a los gases con el fin de convertirlos en plasmas de alta densidad de energía.
La Politécnica colabora desde hace un año con el Departamento de Estados Extremos de la Materia del IPCP liderado por Fortov y su Laboratorio de Procesos Electromagnéticos en medios comprimidos por ondas de choque que dirige el vicedirector de este instituto de la Academia rusa, el profesor Viktor Mintsev.
Fruto de esta relación ha sido el desarrollo por parte de la UPV de un "modelo físico-matemático para la descripción teórica de las propiedades de los plasmas de alta densidad que generan las ondas de choque que, como se ha demostrado en numerosas publicaciones, presenta un alto nivel de fiabilidad", recalca Tkachenko.
Uno de los grandes retos inmediatos que tiene la ciencia es construir una base científica que haga posible el desarrollo de los programas de fusión inercial estadounidense, el National Ignition Facility (NIF), y europeo, el High Power Laser Energy Research Facility (Hiper).

Un método "novedoso"
"Cabe subrayar que en los sistemas de fusión inercial se van a utilizar plasmas de deuterio e hidrógeno de alta densidad de energía, por lo que, para describir las propiedades de esta materia necesitamos, en particular, métodos matemáticos novedosos tales como el método de momentos", insiste el investigador de la UPV.
"Como ejemplo de las enormes posibilidades que pueden llegar a derivarse de estas investigaciones", continúa, basta decir que el isótopo del hidrógeno, el deuterio, "de un vaso de agua marina contiene más energía que un superpetrolero lleno de combustible".
"En otras palabras, un kilómetro cúbico de agua marina tiene más energía que todas las reservas petrolíferas del mundo", concluye.
Por cierto, Tkachenko, insiste que en el campo de la fusión inercial "será muy útil la experiencia en la construcción de láseres de alta potencia adquirida en Rusia".

El profesor Fortov, con el que colabora el grupo de la UPV, fue uno de los pioneros en la creación de plasmas de deuterio e hidrógeno de alta densidad de energía a través de ondas de choque. Una onda de choque es un fenómeno ondulatorio, "un ejemplo sería un trueno o una explosión", explica el profesor Tkachenko, que se propaga en un medio y produce diferencias de presión extremas y aumento de la temperatura. El frente de la onda de choque producido por un cambio drástico de presión eleva significativamente la densidad de energía en el medio en el que se propaga. Debido a esto, el medio gaseoso se convierte en un plasma con una temperatura del orden de decenas de miles de grados centígrados, una elevada densidad (comparable con la del agua o la de los metales) y un alto grado de ionización, lo que facilita las reacciones de fusión. La colaboración de la UPV con el instituto ruso en los estudios experimentales con ondas de choque "es importante" según Tkachenko, "ya que los avances tecnológicos y los medios con los que cuenta dicho laboratorio son únicos en el mundo". El investigador destaca la cámara de detonación, llamada 'Kazemat' (casamata), que el IPCP tiene en Moscú, "una especie de Hemisfèric pero tres veces más pequeño, con equipos capaces de medir el coeficiente de reflectividad de los rayos láser desde varios ángulos distintos, así como muchas otras propiedades del plasma producido por ondas de choque". R. M. valencia