Susana Reyes: diseñar el futuro de la fusión por confinamiento inercial desde la ingeniería

La energía de fusión está más cerca que nunca. Gracias a los avances del National Ignition Facility, la fusión por confinamiento inercial ha superado por primera vez el umbral del break-even científico. Pero queda un desafío mayor: convertir ese hito físico en una planta de energía viable, repetible y económicamente competitiva.

En el Future Trends Forum de la Fundación Innovación Bankinter, Susana Reyes, vicepresidenta de ingeniería en Xcimer Energy, ofreció una visión clara y realista sobre lo que falta por resolver. No es física, es ingeniería.

Desde un reactor con solo dos haces láser y paredes líquidas, hasta sistemas que permiten repetir disparos sin comprometer la estructura, Reyes presentó los elementos clave que podrían llevar la fusión por láser del laboratorio a la red eléctrica.

Este artículo recoge las claves de su intervención y muestra por qué el futuro de la fusión se juega ahora en la escala, la integración y la sencillez tecnológica.

Si quieres ver la ponencia de Susana Reyes, puedes hacerlo en este vídeo:

Susana Reyes: “Engineering and Integration in Inertial Confinement” #FusionForward

Diseñar el futuro de la fusión: cuando la física ya no es el problema

En diciembre de 2022 ocurrió algo histórico. Por primera vez, una instalación científica logró obtener más energía de una reacción de fusión nuclear de la que se utilizó para iniciarla. Este hito, conocido como break-even científico, lo consiguió el National Ignition Facility (NIF), en Estados Unidos. Fue un paso gigante para una tecnología que lleva décadas prometiendo una revolución energética.

¿Y ahora qué? ¿Significa que ya tenemos energía de fusión? No. Lo que queda por delante es un reto igual de complejo: convertir ese logro en una planta capaz de producir electricidad de forma continua, fiable y rentable.

Y ahí es donde entra en escena Susana Reyes.

¿Quién es Susana Reyes y qué es Xcimer Energy?

Susana Reyes es vicepresidenta de ingeniería en Xcimer Energy, una startup estadounidense con sede en Denver (Colorado), dedicada a desarrollar reactores de fusión basados en confinamiento inercial. Antes de unirse al sector privado, Reyes trabajó en laboratorios nacionales de EE. UU. y participó en proyectos pioneros de fusión desde la década de los 90.

Su empresa forma parte del programa de colaboración público-privada del Departamento de Energía estadounidense (DOE), y ya ha conseguido más de 100 millones de dólares en financiación para desarrollar un nuevo tipo de reactor de fusión.

En su intervención en el Future Trends Forum, Reyes deja una idea muy clara:

“La física ya no es el cuello de botella. Lo que falta es ingeniería. Lo difícil ahora es construir algo que funcione todos los días.”

¿Qué es la fusión por confinamiento inercial? (y por qué importa)

Para entender el reto, primero hay que entender el concepto.

La fusión nuclear consiste en reproducir en la Tierra el proceso que ocurre en el interior del Sol: unir núcleos de hidrógeno para formar helio y liberar una enorme cantidad de energía.

Existen dos formas principales de intentar esto:

• Confinamiento magnético, como en el famoso proyecto ITER, que usa campos magnéticos gigantescos para mantener el combustible a temperaturas extremas.
• Confinamiento inercial, el enfoque de Xcimer Energy y del NIF, que consiste en disparar potentes láseres contra una cápsula diminuta que contiene combustible (hidrógeno), provocando una implosión que genera las condiciones para la fusión.

Este último método ha demostrado ya que la fusión es físicamente posible. Pero aún está lejos de ser una fuente de energía práctica. ¿Por qué? Porque el sistema actual (como el NIF) es demasiado grande, caro y complejo para escalar.

El hito de NIF explicado (y lo que falta por conseguir)

En diciembre de 2022, el National Ignition Facility (NIF) logró algo que parecía imposible: producir más energía de fusión de la que absorbió el combustible. Este hito se conoce como break-even científico.

¿Significa que ya tenemos energía de fusión lista para la red eléctrica? No exactamente. Lo que consiguió el NIF fue demostrar que la física funciona, pero aún a una escala experimental.

Para hacerse una idea:

• El pulso láser del NIF liberó 2 megajulios de energía sobre una cápsula del tamaño de un guisante.
• La reacción de fusión produjo 8,6 megajulios: más de cuatro veces la energía inyectada en el combustible.
• Pero… el sistema completo necesitó cientos de megajulios de electricidad de la red para alimentar los láseres.

Es decir: la reacción funciona, pero la instalación consume mucho más de lo que entrega. La clave ahora no es demostrar la física, sino lograr que todo el sistema sea eficiente y repetible.

Ahí es donde startups como Xcimer Energy entran en juego, con propuestas que buscan simplificar el diseño y abaratar los costes para dar el salto del laboratorio a la planta eléctrica.

¿Cómo cambiar eso? Tres claves de la propuesta de Xcimer

Reyes explica con claridad en qué está trabajando su equipo para superar esas barreras. Estas son las tres innovaciones principales que podrían hacer viable la fusión por láser a escala industrial:

1. Láseres más baratos y potentes

El sistema de láseres del NIF ocupa tres campos de fútbol y utiliza 192 haces para encender una sola cápsula de combustible. Es impresionante… pero ineficiente.

Xcimer propone usar una tecnología llamada láser excimer, que podría reducir el coste por unidad de energía hasta 60 veces. Además, estos láseres pueden disparar más energía en cada pulso, lo que permite utilizar cápsulas más grandes y fáciles de fabricar.

2. Un reactor con solo dos haces

En lugar de 192 haces disparando desde todas las direcciones, el reactor que propone Xcimer solo necesita dos haces láser entrando por lados opuestos de la cámara.

Esto simplifica enormemente el diseño, reduce los costes y aumenta la fiabilidad del sistema. Menos es más.

3. Una cámara con paredes líquidas

Una de las partes más sensibles de cualquier reactor es la cámara donde ocurre la reacción. El impacto del calor y las partículas puede dañarla rápidamente.

Xcimer plantea una solución elegante: revestir el interior con una pared líquida (una aleación de sales fundidas llamada FLiBe) que absorbe la energía de cada disparo, se enfría y se reutiliza. Esta innovación extiende la vida útil del reactor y permite mantener el ritmo de producción.

¿Cuándo podría ser realidad?

Xcimer trabaja con el objetivo de tener una planta piloto de fusión (Athena FPP) en funcionamiento a mediados de la próxima década. No es un sueño lejano: la tecnología básica ya existe. El reto es integrarla, simplificarla y escalarla.

Como explica Reyes, “no estamos diciendo que sea fácil, pero sí que es posible si se aplican los principios de la ingeniería a la fusión”.

Por qué importa todo esto

La energía de fusión es el santo grial energético: limpia, segura, sin residuos radiactivos de larga duración y con un combustible casi inagotable. Pero para que deje de ser una promesa, hace falta algo más que ciencia: hace falta diseño, integración e ingeniería industrial.

Eso es lo que Susana Reyes propone. Una visión clara, realista y posible del futuro de la energía.

Y lo más importante: no dentro de 50 años. Tal vez, en solo 10.

Este artículo es una parte del análisis que hemos realizado en el Future Trends Forum. El informe completo, “Energía de Fusión: una revolución energética en marcha”, recoge las aportaciones de más de veinte expertos internacionales y define los cinco ejes críticos para escalar la energía de fusión como motor climático, económico y tecnológico.

Descárgalo aquí  y descubre en detalle cómo podemos construir hoy el sistema energético de mañana.