A finales de junio, el Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC), bajo el liderazgo del físico Iván Vargas, estrenó con éxito un Stellarator, una máquina parecida a una rosquilla que permite crear y confinar plasma en un laboratorio para estudiarlo.

Con ello, Costa Rica pasó a formar parte de un exclusivo club: el de los países que investigan seriamente la fusión nuclear como fuente de energía del futuro. Con las necesidades de energía creciendo en todo el planeta y la presión para frenar el calentamiento global, la búsqueda de fuentes alternativas y limpias para obtener electricidad ha hecho volver la mirada a la fusión nuclear, un proceso mediante el cual al unirse dos núcleos de átomos, se forma un átomo con un núcleo más pesado y se libera una gran cantidad de energía. Es el mismo proceso que hace que el Sol y todas las estrellas brillen y tiene la ventaja de que no utiliza materiales peligrosos, como sí sucede con su contraparte, la ya desarrollada fisión nuclear, donde la energía nace más bien al separar un núcleo atómico, dando origen a dos núcleos más livianos.

Manipular el plasma adecuadamente permitiría obtener energía suficiente para mover turbinas mediante vapor, por ejemplo, y así generar electricidad. Los especialistas calculan que un solo gramo de combustible se podría generar la electricidad que consumen casi 80 casas durante todo un mes.

Fue el 29 de junio pasado que el Stellarator de Costa Rica 1 (SCR-1) realizó el primer disparo de plasma y logró contenerlo durante casi 5 segundos a una temperatura que rondó los 300.000 grados Celsius.

“El doctor Vargas estaba precisamente aquí como visitante en nuestro laboratorio cuando el SCR-1 logró este histórico primer disparo”, comentó el doctor George Hutch Neilson, jefe del Departamento de Proyectos Avanzados de Laboratorio de Física de Plasma de la Universidad de Princeton (PPPL, por sus siglas en inglés), el mismo centro de estudios donde se creó el primer Stellarator hace ya casi 70 años.

“La importancia de la entrada de Costa Rica en la fusión es que es una expansión significativa de la coalición internacional de países comprometidos con la energía por fusión. Ese interés se está expandiendo en América Latina, lo que significa que está ganando atención en partes del mundo donde la necesidad de energía será seguramente alta”, dijo Neilson a Scientific American.

“Los experimentos de fusión del TEC apuntan a la necesidad crítica de innovación en los conceptos de reactor de fusión que eventualmente llevarán a soluciones prácticas de energía”, añadió.

Como parte del proceso de creación del Stellarator de Costa Rica 1 (SCR-1), el TEC adquirió un Tokamak esférico, otro tipo de máquina pequeña que también permite experimentar con plasma. En Latinoamérica, solamente Brasil tiene tenía un Tokamak esférico y uno clásico hasta ahora.

“Aunque son más difíciles de diseñar y construir, los Stellarator son una prometedora alternativa a los Tokamak. Su principal ventaja es que proporcionan confinamiento en equilibrio dinámico del plasma caliente para fusión”, explicó Robert Wolf, del alemán Instituto Max Planck para Física del Plasma.

Este científico destacó la importancia que tiene que el SCR-1 sea más pequeño que el Wendelstein 7-X, el Stellarator que se encuentra en Greifswald, Alemania y es el más grande del mundo.

“Si queremos comprender los detalles del confinamiento en reactores Stellarator y saber cuál es la mejor manera de avanzar, debemos analizar el espacio de configuración de los diferentes reactores Stellarator. En este caso, los Stellarator compactos innovadores como el de Costa Rica jugarán un papel importante”, dijo Wolf, quien añadió que un estudiante de doctorado del TEC ya está investigando en Greifswald.

Esta recreación artística muestra cómo se obervaría el plasma a través del aluminio del SCR-1 durante un disparo. Crédito: TEC/Iván Vargas.

Trabajo de años

Iván Vargas llegó al TEC en el 2002, tras haber estudiado en la Universidad de Costa Rica y posteriormente haber realizado estudios de doctorado en Plasma y Física Nuclear en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) de España.

Su sólido currículo le valió el apoyo cuando propuso a las jerarquías universitarias el empezar a invertir en la creación de un laboratorio para experimentar con el plasma y llegar a convenios con instituciones de referencia mundial, como el CIEMAT.

“Nunca me dijeron que no”, recuerda, lo cual no quiere decir que no tuvo dificultades. No obstante, ocho años después su laboratorio ya tiene diez investigadores vinculados y 15 estudiantes en variedad de énfasis, como ingeniería de materiales, mecatrónica, ingeniería electrónica, computación y física, entre otros.

Formalmente bautizado Grupo de Plasmas y sus Aplicaciones, su investigación con el plasma no se centra solo en su uso como posible fuente de energía. Actualmente, trabajan en el  desarrollo de aplicaciones médicas e industriales con fines bastante prácticos. Por ejemplo, en medicina se experimenta con tratamientos para la piel, uso en odontología, elaboración de prótesis médicas y también con la esterilización de equipos. En el campo industrial, gasificadores que trabajen con plasma podrían ser utilizados tratar desechos.

Según comentó Vargas, el plasma tiene ya unos 40 usos conocidos. Precisamente también en Costa Rica, la compañía Ad Astra Rocket ve en este estado de la materia una manera de propulsar cohetes. La empresa, liderada por el físico costarricense y exastronauta de la NASA Franklin Chang Díaz, proyecta que estos motores de plasma permitirían corregir la órbita de la Estación Espacial Internacional a un costo mucho menor que el actual. También permitiría eliminar la basura espacial y, en la mejor de las proyecciones, acortar sustancialmente el tiempo de viaje de una nave tripulada a Marte, haciéndolo pasar de meses a semanas.

“Si bien ya éramos conocidos en el ámbito de la investigación del plasma, con el disparo de junio la comunidad científica ha vuelto sus ojos a Costa Rica. Los países desarrollados son los que más han invertido, pero en este objetivo viene bien el aporte de cualquier país porque implica más recurso humano y técnico. Con la construcción del SCR-1 hemos probado que Costa Rica tiene tan buen recurso humano como Estados Unidos o Japón y esto trae muchos beneficios”, explicó Vargas.

Entre esos beneficios tangibles se encuentra, por ejemplo, el poder tener acceso a redes de supercomputadoras o que profesores y estudiantes puedan hacer pasantías en instituciones del calibre del Instituto Max Planck de Alemania.

También, el Organismo Internacional de Energía Atómica ya ha ofrecido un consultor para que visite al país y los asesore y también piensa costear participaciones en conferencias internacionales.

“En Costa Rica hemos hecho un esfuerzo impresionante. Las cosas cuestan el doble o el triple de lo que cuestan en un país desarrollado, pero estamos creando una visión de que no solo tenemos que importar tecnología, sino que podemos crearla. A futuro, desarrollando tecnologías complejas, queremos atraer muchos cerebros, costarricenses y no costarricenses, y retenerlos en el país”, concluyó Vargas.