Dicen que las cosas buenas vienen de tres en tres, y EE. UU. definitivamente confía en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) para ofrecer precisamente eso cuando se trata de fusión en caliente. Habiendo logrado su segunda ignición de fusión exitosa con un excedente de energía (lo que significa que se produjo más energía de la necesaria para lograr la reacción de fusión en sí) dentro de un laboratorio nacional el 30 de julio, EE. UU. ahora tiene como objetivo estimular la investigación y facilitar una tercera ignición exitosa: y más allá. Para hacer eso, el país está listo para invertir otros $112 millones en una docena de proyectos de supercomputación.
Fusión (abreviatura de fusión nuclear) se refiere a la capacidad de fusionar dos átomos livianos en uno solo más pesado: un proceso que, cuando tiene éxito, conduce a la liberación de cantidades masivas de energía en forma de electrones. A diferencia de la fisión (que funciona al descomponer elementos pesados como el uranio o el plutonio), se espera que la fusión nuclear sea una fuente de energía segura y casi ilimitada. Cuando se hace bien, la fusión de dos átomos ligeros (como el deuterio y el tritio, cada uno de los cuales es un isótopo de hidrógeno que transporta neutrones adicionales en comparación con el hidrógeno «simple») produce un excedente de energía que es más de cuatro veces la cantidad que pueden generar los procesos de fisión. Eso también lo convierte en un proceso que vale aproximadamente cuatro millones de veces la cantidad de energía liberada por la quema de carbón (por kilogramo); sus méritos son obvios.
Es en la parte posterior de esa promesa que el programa Scientific Discovery through Advanced Computing (SciDAC) recientemente instalado combina los dos programas preexistentes del Departamento de Defensa con el objetivo de optimizar los programas invertidos en resolver problemas complejos de energía de fusión utilizando recursos de supercomputación. incluyendo sistemas de exaescala.
«El trabajo de modelado y simulación de estas asociaciones ofrecerá información sobre la multitud de procesos físicos que experimentan los plasmas en condiciones extremas y también guiará el diseño de plantas piloto de fusión», dijo Jean Paul Allain, director asociado de ciencia del DoE para FES.
Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer para lograr una ignición sostenible de combustible con excedente de energía que impulse a la humanidad hacia un futuro limpio, consciente de la energía y abundante. La ignición de fusión del 30 de julio proporcionó una salida de energía más alta que la que se entregó en la cápsula de combustible de átomos ligeros (aunque no se sabe cuánto mejor que los 2,05 megajulios de entrada y 3,15 megajulios de salida logrados en diciembre del año pasado), pero eso solo tiene en cuenta la energía transmitida a la pastilla en sí. Desafortunadamente, la forma en que la energía se entrega a la pastilla (a través de 192 láseres) sigue siendo extremadamente ineficiente: LLNL necesitaba impulsar la asombrosa cantidad de 322 megajulios para disparar los láseres, lo que aún dejaba el proceso con un déficit de energía global.
Pero el camino a seguir es comprender mejor los procesos cuánticos que rodean la fusión. Hasta que las propias computadoras cuánticas puedan proporcionar una plataforma informática viable que pueda descifrar ese código (y no se sabe cuánto tiempo tomará, pero es probable que sea en la marca de la década), las supercomputadoras basadas en la computación estándar son la mejor manera que tenemos para investigar el caos ordenado de procesos que ocurren cuando el láser golpea la bolita.
Los 121 millones de dólares sin duda serán una bendición allí, pero definitivamente no serán suficientes. Sin embargo, los humanos tenemos esta extraña forma de mirar más allá, de perseguir la zanahoria, que simplemente enfocarnos en lo que está justo frente a nosotros. Esta inyección de subvenciones es parte de eso, y una inyección saludable en el panorama de la informática de alto rendimiento (HPC), por pequeña que sea una porción del total que finalmente resulte ser.