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“Nuestro grupo de investigación existe gracias a CONICYT”

Publicado 16-08-2017

  • Su laboratorio acaparó la atención de la prensa, tras haber creado el primer dispositivo en miniatura capaz de lograr reacciones de fusión nuclear en un experimento de plasmas. Leopoldo Soto, físico de la CCHEN, se refiere a los alcances de este nuevo instrumento y a la importancia del apoyo estatal para desarrollar ciencia en Chile.

En el Laboratorio de Plasmas y Fusión Nuclear de la Comisión Chilena de Energía Nuclear. De izquierda a derecha: Gonzalo Avaria, Leopoldo Soto, Jalaj Jain, Cristian Pavez, Biswajit Bora,  José Moreno, Pamela Quintuprai, Francisco Molina y Marcelo Vásquez. Todos posan sobre el generador SPEED2, que permite la producción de plasma pulsado.

Leopoldo Soto no pasa inadvertido. Pero no es sólo por su corbata de humita y llamativo estilo de vestir, sino porque su trabajo le ha convertido en el físico con más citas en los últimos doce años en el área de plasma focus. Esta labor la desarrolla a la cabeza del grupo de Plasmas y Fusión Nuclear de la Comisión Chilena de Energía Nuclear, CCHEN, equipo con el que recientemente demostró que es posible generar fusión nuclear con experimentos en miniatura.

Pero, ¿cuál es la importancia de este logro? El experimentos es clave para desarrollar la tecnología que permita contar con un sistema de energía basado en fusión nuclear, que, en términos simples, imita la capacidad del sol para generar energía constante y limpia. “Esto representaría la solución a los problemas energéticos de nuestro planeta. Así de relevante”, aclara Soto, mientras nos dirigimos al laboratorio en que acaba de alcanzar este logro, en la CCHEN, instituto de investigación público escenario donde se desarrolló integramente esta experiencia.

“El objetivo fundamental es generar fusión nuclear, investigación de gran relevancia a nivel mundial, con miras a encontrar una fuente de energía limpia y con baja emisión de gases de efecto invernadero”.

Gran parte del trabajo desarrollado por este grupo de investigación, ha sido alcanzado gracias al apoyo de CONICYT, mediante proyectos Fondecyt, PAI y del Programa de Investigación Asociativa, PIA, a través de un Anillo de Investigación en Ciencia y Tecnología. “La mayor cantidad de equipamiento y los expertos con los que contamos, existen gracias a que obtuvimos estos fondos, tanto convencionales, como los de inserción. Estos últimos nos permitieron contratar investigadores para consolidar el grupo”, cuenta Soto. A esto, se suma la obtención de la Cátedra Presidencial en Ciencias el año 1999, que también resultó clave para conseguir este avance científico.

Ustedes demostraron que es posible generar fusión nuclear con experimentos en miniatura, logro que fue consignado por la revista internacional “Physics of Plasmas” y que tuvo eco en la prensa local. ¿En qué consiste este desarrollo y cuál es su relevancia?
Lo que hicimos nosotros fue disminuir en diez millones de veces la energía de los equipos más grandes existentes. Incluso comparado con el equipo más pequeño, el nuestro es diez mil veces más pequeño. La relevancia es que estos experimentos son importantes para estudiar la fusión nuclear, de manera que buscábamos “achicar” estos experimentos para hacerlos menos costosos y manejables, pero manteniendo la misma cantidad de energía por unidad de volumen. Lo central, es que encontramos la metodología, las leyes de escala, que nos permiten miniaturizar grandes experimentos de plasma. Con una física equivalente, podemos ahora estudiar lo que ocurre en grandes laboratorios con una inversión mucho menor.

Aunque no se pretende generar energía con el aparato, explica Soto, es un avance en el desarrollo de una fuente de energía limpia y con baja emisión de gases de efecto invernadero.

En concreto ¿que se busca con estos experimentos?
El objetivo fundamental es generar fusión nuclear, investigación de gran relevancia a nivel mundial, con miras a encontrar una fuente de energía limpia y con baja emisión de gases de efecto invernadero. Sin embargo, hay que aclarar que nosotros no buscábamos generar energía neta, como un reactor de fusión nuclear, sino que lo que pretendíamos era encontrar las reglas de escala que nos permitan hacer investigación de bajo costo y de nivel internacional. Nuestro trabajo ha permitido todo un resurgimiento de esta área en el mundo, actualmente hay muchos países que nos citan y hacen experimentos similares.

 

¿O sea que, con este instrumento, se podría encontrar la fórmula para crear un reactor de fusión nuclear?
Ojalá, al menos complementa la investigación de los grandes centros a nivel mundial y permite que se sumen a este esfuerzo otros países con un desarrollo similar al de Chile. Aunque no es todo. Por ser un equipo equivalente a los grandes, podemos, con poca energía, estudiar los efectos en materiales al generar fusión nuclear. Uno de los grandes impedimentos para los futuros reactores es que los materiales que actualmente existen no resistirán los choques de calor en la primera pared de un reactor: se dañarán gravemente cuando éste expulse llamaradas de plasma. Se necesita desarrollar nuevos materiales y probarlos en las condiciones que habrá en la primera pared de un reactor de fusión nuclear. Anteriormente demostramos que nuestros equipos miniaturizados producen choques concentrados de plasma, que al interactuar con un material generan un daño equivalente al esperado en la primera pared de los gigantescos rectores experimentales de fusión que se están construyendo en el mundo (como ITER y NIF, por ejemplo). Así, creemos que un aporte importante será usar nuestros equipos miniaturizados para el estudio de los materiales, para que estos reactores puedan funcionar.

“Lo central, es que encontramos la metodología, las leyes de escala, que nos permiten miniaturizar grandes experimentos de plasma”.

¿Qué otras aplicaciones prácticas podría tener este dispositivo?
Se podrían desarrollar fuentes portátiles no radioactivas de rayos X y neutrones para aplicaciones en terreno. En el área de la salud, también tenemos una investigación de frontera que está analizando el efecto de las radiaciones muy rápidas o flash, que produce este equipo, en células cancerígenas. Esta investigación es en colaboración con investigadores en biomedicina de la Universidad de Chile, liderados por la doctora Katherine Marcelain. También es útil para el estudio de fenómenos astrofísicos.

Divulgar e invertir en ciencia
Pero la inquietud de Leopoldo Soto traspasa las fronteras de complejos experimentos y laboratorios. Fenómenos como las radiaciones pulsadas, que apasionadamente explica mientras muestra el nuevo dispositivo de plasma, formaron parte de “Ciencia Entretenida”, una serie de divulgación científica ideada por el científico junto a la actriz Vane Miller. La serie, parte del proyecto “Física de Plasmas, Potencia Pulsada y Biología Celular para la Energía Vida y Medio Ambiente”, que contó con financiamiento de CONICYT, a través de su Programa de Investigación Asociativa, contó con dos temporadas y la participación de actores como Daniel Alcaíno y Javiera Acevedo.

“Nuestro trabajo ha permitido todo un resurgimiento de esta área en el mundo, actualmente hay muchos países que nos citan y hacen experimentos similares”, comento Soto.

¿Cuál es la motivación para embarcarse en una iniciativa como ésta? No siempre los científicos se sienten cómodos haciendo divulgación…
Hay que traspasar los conocimientos que uno genera en el país a la sociedad completa. Creo que siempre hay una tensión entre el mensaje que queremos dar los científicos y la forma en que se comunica, debe haber un equilibrio entre la entretención que se requiere para divulgar y la rigurosidad que se necesita para comunicar ciencia. Con este proyecto buscábamos democratizar el conocimiento, y, para eso, las capsulas están disponibles a través de YouTube. Es un proyecto muy bonito, fue dirigido por Vane Miller y Daniel Alcaino creó un personaje que hace las veces de mi alter ego. (Ver Ciencia entretenida)

“Un país que no tiene ciencia y tecnología, que no es capaz de relacionarse en ese medio, es un país que siempre tendrá el riesgo de ser manipulado y dominado”.

¿Por qué un país debe invertir en ciencia?
La ciencia produce resultados que impactan en todos los sectores de un país: educación, salud, sector productivo público y privado, relaciones internacionales, defensa, medio ambiente, minería, pesca, agricultura, entre otras, pero sustancialmente la ciencia genera conocimiento y, como tal, es un instrumento para la libertad de las personas. La libertad termina donde empieza la ignorancia. Un país debe invertir en ciencia para generar su propio conocimiento, ya que eso ayuda a generar identidad nacional, muy parecido a lo que ocurre con el fútbol. Por ejemplo, con la noticia del dispositivo que creamos, que salió en la prensa, nosotros vemos que la gente se pone orgullosa y contenta, ya que fue creado en Chile. Pero, además, la ciencia ayuda a construir la soberanía de un país, puedes pararte de igual a igual frente a otra nación para negociar con lo que tú produces, no solo consumir lo que otros fabrican. Un país que no tiene ciencia y tecnología, que no es capaz de relacionarse en ese medio, es un país que siempre tendrá el riesgo de ser manipulado y dominado.

Un país no tiene más ciencia sólo por publicar más papers, y más tecnología por construir más máquinas y juguetes tecnológicos. Tiene mas ciencia y tecnología cuando éstas permean toda la sociedad y sus instituciones. Lo más importante es que es que la ciencia es parte de la vida actual, la ciencia consiste en una forma de hacer las cosas que, cuando permea a la sociedad, permite que la gente tenga espíritu crítico. Eso da la posibilidad a los ciudadanos de participar, de manera informada y responsable, en el país en cualquier ámbito.

El doctor Soto junto a algunos de los integrantes de su grupo de trabajo.

Equipo
El doctor Leopoldo Soto destaca que los logros que han alcanzado, son el resultado de un sistemático trabajo en equipo, que se ha extendido por 20 años, y en el que han participado investigadores, mecánicos de precisión, electrónicos, profesionales de apoyo administrativo y estudiantes; además de recibir colaboraciones tanto nacionales como internacionales.

Actualmente el grupo está integrado por los doctores Gonzalo Avaria, Biswajit Bora, Sergio Davis, Karla Kauffmann, José Moreno, Cristian Pavez y Leopoldo Soto. Además son parte del equipo Pamela Quintuprai, ingeniera comercial administradora de proyectos; Marcelo Vásquez, mecánico de precisión; Jalaj Jain, estudiante de doctorado; y varios estudiantes de pregrado. También, más de 80 estudiantes han sido entrenados en el grupo de plasmas de la CCHEN.