Luis Felipe Delgado-Aparicio: “Hemos hallado un camino diferente y mejor para hacer fusión termonuclear y darle energía al mundo”

El artículo que el Dr. Luis Felipe Delgado-Aparicio publicó el 11 de septiembre en la prestigiosa revista Physical Review Letters ha comenzado a despertar mucho interés en la comunidad científica y la industria. La razón es que el estudio propone una nueva ruta para alcanzar la energía de fusión que podría replantear un enfoque que ha guiado cerca de 70 años de investigaciones en este campo.

El trabajo, titulado en español “Accesibilidad generalizada a la ignición termonuclear”, tiene como coautores al científico japonés-estadounidense Masayuki “Masa” Ono y al estadounidense Jonathan Menard. La investigación se realizó con el apoyo del Departamento de Proyectos Avanzados y de la División de Diagnóstico Avanzado del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL), donde Delgado-Aparicio, físico egresado de la PUCP, es director.

Nuestro egresado PUCP junto a uno de los coautores de su estudio, el científico japonés-estadounidense Masayuki “Masa” Ono.

Antes de explicar el aporte en cuestión, conviene tener claros algunos conceptos. La energía de fusión se obtiene al unir núcleos de átomos ligeros para formar uno más pesado, un proceso que libera enormes cantidades de energía. Es el mismo principio que alimenta al Sol. Desde hace décadas, los científicos intentan reproducir este fenómeno de manera controlada en la Tierra. El desafío es enorme: para conseguirlo, es necesario generar y controlar un plasma a temperaturas que pueden alcanzar los 100 millones de grados Celsius.

¿Y por qué interesa tanto conseguirlo? Porque necesitamos producir cada vez más energía para sostener nuestra vida cotidiana: desde el funcionamiento de hospitales, fábricas y sistemas de transporte hasta algo tan sencillo como encender una refrigeradora o cargar un celular. Actualmente, buena parte de la energía mundial todavía procede de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas, cuyas emisiones de gases de efecto invernadero contribuyen al calentamiento global. La fusión ofrece la posibilidad de generar enormes cantidades de energía sin contaminar tanto.

Me armé de valor y comencé a hacer cálculos numéricos, literalmente, con lápiz y papel. Así comenzó todo. Usualmente un físico experimental no toca mucho la teoría, pero esta vez agarré ‘el toro por las astas’. Después de dos años escribí un código en la computadora, empecé a simular el balance de potencia y armé esta colaboración con mis dos compañeros. Masa y Jon son unos genios. Pienso que esta investigación puede revolucionar la física que hemos hecho en los últimos 70 años».

Para hacer realidad esa posibilidad es donde entra justamente el aporte de Delgado-Aparicio y sus colegas. Ellos proponen una manera distinta de pensar el camino hacia la ignición, el punto en el que las condiciones del plasma permiten sostener las reacciones de fusión. En lugar de considerar únicamente las condiciones que deben alcanzarse, el estudio analiza también cómo llegar hasta ellas, y plantea una ruta potencialmente menos exigente y más eficiente que las consideradas tradicionalmente. Sobre este hallazgo, sus implicancias para el futuro y los desafíos que todavía quedan por resolver, Delgado-Aparicio conversó con PuntoEdu.

¿Cuánto tiempo tomó hacer esta investigación?

Hace cinco años empecé a imaginarme esto. Algunos colegas y yo pensábamos que las cosas no se estaban planteando de la manera más consecuente y se me ocurrió incursionar en la teoría. Los físicos experimentales usualmente no hacemos eso, pero estaba un poco desilusionado que no se avance más radio en el campo que me interesa. Agarré «el toro por las astas» y comencé a hacer cálculos numéricos, literalmente, con lápiz y papel. Así comenzó todo. Después de dos años escribí un código en la computadora, empecé a simular los balances de potencia y armé esta colaboración con mis dos compañeros. Masa y Jon son unos genios. Pienso que esta investigación puede revolucionar la física que hemos hecho en los últimos 70 años.

¿De qué manera?

La comunidad internacional ha estado acostumbrada a hacer algo de una forma y nosotros, digámoslo coloquialmente, “les hemos volteado la torta”. Lo hemos visto de otra manera, una mucho más comprensiva y complementaria o, si quieren, alternativa . Sucede que por mucho tiempo se abordó el hecho de generar energía de fusión, digamos, subiendo a la montaña por el pico más alto. Yo decidí irme por el costado y llegar a la misma meseta por un camino distinto. Hemos encontrado un camino diferente para hacer fusión termonuclear.

El método tradicional, repito, pone combustible y de ahí calienta. El nuestro, calienta de ‘arranque’ y luego uno pone más y más combustible. Es como prender una fogata o una parrilla».

¿Cómo explicaría el principal hallazgo de su estudio a personas que no saben de física?

Lo que sucede es que llegar a tener fusión nuclear, es decir, llegar a calentar un plasma a 100 millones de grados es increíblemente difícil. Lo que se ha estado haciendo todos estos años es meterle muchísimo combustible al plasma para luego calentarlo, calentarlo y calentarlo con una suerte de horno microondas. Sin embargo, llega un punto en que la reacción empieza a sostenerse por sí sola: eso se llama ignición. Lo que marca la diferencia es que nosotros proponemos que primero se caliente un plasma más ligero y luego aumentar la cantidad. Los caminos son diferentes desde un punto de vista termodinámico. El método tradicional, repito, pone combustible y de ahí calienta. El nuestro calienta de “arranque” y luego pone más y más combustible. Es como prender una fogata o una parrilla.

Lo cual hace todo mucho más fácil...

Así es. Y te voy a decir algo muy bonito. Cuando empecé a hacer la teoría, me acordé de la Montaña de los Siete Colores del Perú. Para llegar a una meseta, tú no necesitas trepar toda la cordillera de los Andes hasta el pico y de ahí bajar. Si encuentras un valle ubicado por el costadito, es mucho más fácil subir, ¿te das cuenta? Ese es el truco que se me ocurrió. Claro, suena muy sencillo, pero eso es el resultado de 25 años de estudio.

A la izquierda, la ruta convencional para alcanzar la ignición por fusión. A la derecha, la propuesta por el nuevo estudio, que plantea atravesar el “valle” antes de ascender hacia la región de ignición, siguiendo un camino menos exigente.

¿La clave ha sido entonces cambiar el orden con el que se estaba trabajando?

Una de las claves, sí. Pero la otra es entender cómo funciona la física nuclear. Eso no es sencillo. Tengo 25 años en esto. Yo salí de la Universidad Católica y me fui a los Estados Unidos en 1999. En mi tesis doctoral, mencioné algo al respecto, pero nada de esta magnitud. Hoy, después de 70 años, hemos logrado desarrollar una formulación alternativa que simplifica las cosas.

¿Qué podría cambiar concretamente en los laboratorios, en la industria o en empresas que trabajan con energía de fusión a partir de los resultados que ustedes acaban de obtener?

Todo va a ser mucho más fácil. La gente va a leer el paper y las conclusiones que acabamos de publicar, y se va a dar cuenta de la diferencia. Podemos explicarlo así: si con el método tradicional se necesitan, por ejemplo, 100 galones de “energía», con el nuevo método se necesitaría solo la cuarta parte. Eso permitiría reducir significativamente los costos y hacer más eficientes los procesos. Y es muy importante porque producir energía cuesta mucho dinero.

¿Estamos hablando de modificar máquinas, materiales, procedimientos?

No, la máquina va a ser la misma, lo que pasará es que ya no se usará tanto combustible. Solo calienta lo que tienes y después, poco a poco, vas aumentando un poco más de gasolina nuclear. Si lo haces al sentido contrario, va a ser como trepar la cordillera de los Andes gateando por la cantidad de energía que vas a gastar.

Una de las claves ha sido cambiar el orden de trabajo. Pero la otra es entender cómo funciona la física nuclear. Eso no es sencillo. Tengo 25 años en esto. Yo salí de la Universidad Católica y me fui a los Estados Unidos en 1999. En mi tesis doctoral, mencioné algo al respecto, pero nada de esta magnitud. Hoy, después de 70 años, hemos logrado desarrollar una formulación alternativa que simplifica las cosas».

Cuando hablamos de las máquinas, nos referimos a los reactores nucleares.

Sí, a los reactores nucleares de fusión nuclear que hay en varios países del mundo. Hay que decir que muchas compañías privadas hoy están invirtiendo en fusión nuclear. Y todas estaban proponiendo el método tradicional de subir al pico de la montaña, de ahí recién bajar y ver la meseta para generar la energía de fusión. Pero no. Luis Felipe y ‘sus patas’ tenemos otra idea.

¿Cuánto nos acerca este hallazgo a disponer de energía de fusión comercial? ¿O aún ese es un horizonte muy lejano?

Si se aplica este método, yo creo que en unos 10 años ya puede haber energía de fusión. Hace casi 70 años estamos detrás de esto, entonces, de que pronto te ofrezcan una solución que puedes testear, comprobar, verificar, encima con la receta con la cual puedes preparar la carapulcra, pues … ya estamos, ¿no?

El paper que condensa su investigación se publicó el viernes 11 de septiembre. ¿Ha estado sonando mucho su teléfono desde entonces?

Bueno, sí. Todas las compañías privadas, laboratorios nacionales y universidades me están llamando para ir a dar charlas porque quieren conocer los detalles de la receta que hemos creado.

Ahora, la fusión suele presentarse como una fuente de energía limpia y casi ilimitada. ¿Es así o hay algunos matices que deberíamos tener en cuenta para no generar falsas expectativas?

No, no. Es justamente así: es una fuente de energía prácticamente ilimitada. Va a ser costosa, sí, y definitivamente los países desarrollados serán los primeros en tener acceso a ella. Sin embargo, existe un proyecto internacional para hacerla accesible, por lo que eventualmente muchos otros países también podrían beneficiarse. Para producirla, se necesita agua, pero no hablamos de la del caño o la del mar de Chorrillos, sino de una que contiene formas especiales del hidrógeno. Una de ellas es el deuterio, un isótopo más pesado que puede obtenerse del agua de mar. La otra es el tritio que, a diferencia del deuterio, tiene un protón y dos neutrones. Con estos isótopos del hidrógeno, se produce la fusión nuclear. Y sí, hablamos de una fuente prácticamente ilimitada porque existe suficiente combustible disponible para abastecernos durante miles de años.

Si se aplica este método, yo creo que en unos 10 años ya puede haber energía de fusión».

En el contexto de cambio climático que estamos viviendo y la creciente demanda de electricidad en el mundo, ¿qué rol podría desempeñar la energía de fusión frente a otras fuentes como la energía solar, la eólica o la energía nuclear convencional? ¿Cómo se inserta ante esas opciones?

La energía nuclear no tiene comparación en ese sentido. Si viajas al sur del Perú, a Ica o Arequipa, y ves los parques solares, te das cuenta de que ocupan extensiones enormes. Lo mismo ocurre con los parques eólicos. Hay países que no cuentan con las condiciones geográficas que tiene el Perú para instalar este tipo de infraestructura. En cambio, una central nuclear puede ocupar un espacio mucho menor como el de tu departamento. Desde un área relativamente pequeña, puede generar una enorme cantidad de energía. Quizá abastecer a una ciudad como Lima.

Eso es increíble.

Claro. De una pepita muy chiquitita de uranio para hacer fisión, o de un poquito de agua para hacer fusión, tú puedes darle energía a todo el Perú. Entonces, desde el punto de vista energético, no tiene comparación. Lo que pasa es que es muy complicado llegar a eso. O sea, la humanidad se ha demorado 70 años, por eso no la producimos en masa. Claro que hacemos fusión todos los días en experimentos, pero todavía no funciona 24-7.  Entonces, sí, la fuente energética nuclear es muy buena.

A pesar de ello, la palabra «nuclear» se asocia aún a conceptos complicados como las bombas de Hiroshima y Nagasaki, Chernobyl, Fukushima.

Sí. Los seres humanos nos ‘palteamos’ cuando alguien nos habla de un tema nuclear. Aunque ahora, en el Perú, ya se está conversando un poco más. El presidente del Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN), Rolando Paucar, hizo una muy buena labor introduciendo el concepto de núcleo electricidad para poner un reactor pequeño en varias zonas del país. Entonces, ya hay legislación en Perú para empezar a hablar del tema. Pero es un tema difícil en el país porque usualmente no hay muchos científicos. Estás hablando con uno de los pocos ‘locos’ que hay en el Perú. En otras partes del mundo, hay científicos por doquier. Entonces, vender el tema nuclear en un país donde no hay una formación estable o una buena masa crítica, no es muy sencillo. Por eso desarrollé mi carrera afuera. Lo bueno es que hoy somos muchos más. En mi época, éramos cuatro gatos en la Sección Física de la PUCP. ¡Ahora hay más de 100! Y muchas universidades peruanas también apuestan por lo mismo.

La energía de fusión es prácticamente ilimitada. Va a ser costosa, sí, y definitivamente los países desarrollados serán los primeros en tener acceso a ella. Sin embargo, existe un proyecto internacional para hacerla accesible, por lo que eventualmente muchos otros países también podrían beneficiarse».

¿Cómo cree usted que puede cambiar su vida a partir de este hallazgo?

(Guarda silencio varios segundos…) Yo tiendo a ser un tipo humilde, honesto y amiguero. Me lo enseñaron mis padres. De repente la vida me va a cambiar porque daré más entrevistas y charlas, pero no más. Seguiré trabajando de doce a quince horas diarias y liderando grupos de investigación en el mundo. Por lo demás, no creo que cambie. Mi enamorada me va a seguir cuadrando y engriendo; sus hijas, a quienes adoro, me seguirán pidiendo encargos e ideas para sorprender a su mamá; mientras que mi hijo Mateo seguirá haciéndome pasar roches y reír, y yo a él (ríe).

Pero sin duda la empresa privada va a estar muy interesada en buscarlo.

Eso sí. Eso definitivamente va a suceder. Ya está sucediendo, de hecho. Pero voy a continuar con mi labor académica. No voy a dejar de ser científico por dar un par de entrevistas o creerme la última Coca-Cola del desierto. No, no, no. Mi papá desde el cielo me daría dos cachetadas (su padre: el exabogado, político y difusor de la salsa Luis Delgado Aparicio). Así que no creo que cambie mi vida demasiado. Seguiré estudiando y trabajando con la misma fuerza que antes.

Al tener 25 años estudiando el tema, ¿diría que esta investigación es el aporte principal que usted puede dejar a la humanidad?

Mira, me ha ido muy bien en mi ‘chamba’. Yo publico muchísimo. Tengo gente trabajando para mí. Estoy contento con lo que hago. Pero tengo que decir que en toda mi carrera nunca he logrado algo tan impactante como esto. Todo lo que he hecho antes no le llega ni a los tobillos… Esto es muy importante porque rompe esquemas y enseña cómo llegar a generar la energía de fusión de una manera más rápida. Yo quiero trabajar 20 años más, poder tener energía de fusión en el mundo y retirarme. Esa es mi meta.