La fusión inercial basada en láser es un mercado estratégico futuro para la fotónica. Su viabilidad ha sido demostrada. En Alemania, se están formando consorcios de la industria y la investigación para desarrollar esta fuente de energía climáticamente neutra y intrínsecamente segura, así como para establecer cadenas de suministro efectivas. El estado está financiando el desarrollo de las tecnologías básicas para las centrales de fusión con más de mil millones de euros. Los enfoques ofrecen un alto potencial de innovación más allá de la fusión. Actores importantes se reunirán en la LASER 2025 en el panel de aplicaciones "Fusión láser: Energizando la industria de la fotónica". Dirigido por el Fraunhofer ILT, se centrará en los potenciales de mercado y las oportunidades de la fusión. La fusión inercial basada en láser está a punto de pasar de la investigación básica al desarrollo tecnológico aplicado. Alemania ha tomado las decisiones necesarias para aprovechar esta fuente de energía climáticamente neutra y disponible las 24 horas lo más rápido posible. Desde que el gobierno federal lanzó en primavera de 2024 el programa "Fusión 2040 - Investigación en el camino hacia la central de fusión", se han formado 16 consorcios con un volumen de financiación de 140 millones de euros. Corporaciones, medianas empresas, startups, institutos de investigación y universidades están uniendo sus competencias para desarrollar tecnologías básicas para centrales de fusión. Este es el inicio de una ofensiva de investigación que Alemania financiará con más de mil millones de euros hasta 2030. A esto se suman inversiones privadas de las empresas participantes, que en su mayoría provienen de la industria fotónica y han reconocido la fusión como un mercado estratégico futuro.
Panel de aplicación «Fusión láser: Energizando la industria de la fotónica» en la LASER
Un panel de aplicaciones en el marco de la Laser World of Photonics explorará el potencial de la industria fotónica. Dirigido por el Dr. Jochen Stollenwerk, director interino del Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT en Aachen, destacados expertos de la industria y la ciencia discutirán sobre el estado de la técnica, los desafíos y los enfoques de solución fotónica. La charla inaugural del panel "Fusión Láser: Energizando la Industria Fotónica" será presentada por el Prof. Constantin Häfner, miembro de la junta de investigación y transferencia de la Sociedad Fraunhofer. Hasta finales de 2019, fue director del programa de Tecnologías Fotónicas Avanzadas en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, EE. UU., donde fue responsable del desarrollo de los sistemas láser más potentes del mundo, con los cuales se logró por primera vez la ignición de un plasma de fusión en la National Ignition Facility (NIF) allí.
Desde su traslado a Alemania, Häfner aporta su experiencia, entre otros, como asesor del gobierno federal en el consejo de fusión del Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio (BMFTR) y como director de la comisión de expertos para la fusión por láser. En su conferencia inicial, analizará las oportunidades de Alemania y Europa en el mercado futuro de la fusión por láser; esto también en el contexto de,
que las empresas alemanas de fotónica han desempeñado un papel importante como proveedores de tecnología y hardware en la construcción del NIF.
«La construcción de cadenas de suministro eficientes en la fotónica es la condición previa para la viabilidad técnica y económica de una planta de energía de fusión», dice Häfner. En este camino, se requieren aún numerosas innovaciones. Estas darán lugar a transformaciones significativas en el actual mercado de láseres industriales, aplicaciones de láser y ópticas, debido al tamaño de mercado esperado. En forma de Spill-Over.
Los efectos de la investigación y el desarrollo en curso también podrían impactar a corto plazo en el mercado de la fotónica.
Pistoletazo de salida para la creación de cadenas de suministro eficaces.
Con la formación de los primeros consorcios en el programa "Fusión 2040", ha comenzado la ofensiva de innovación necesaria. Los proyectos reúnen a actores de la fotónica, óptica y ciencia de materiales y sus competencias. Un enfoque se centra en el desarrollo y la fabricación de diodos láser de alta eficiencia, así como de vidrios y cristales ópticos robustos. Estos se utilizarán en el funcionamiento continuo de aplicaciones comerciales.
Las centrales eléctricas están expuestas a cargas extremas. Su tarea es bombear pulsos láser a alta frecuencia hasta el nivel de energía necesario para convertir una mezcla de los isótopos de hidrógeno deuterio y tritio en plasma y encender su fusión. Para un funcionamiento comercial, deben encenderse de diez a veinte objetivos con esta mezcla por segundo. También hay necesidad de desarrollo en estos objetivos, que son pequeñas esferas del tamaño de una cabeza de alfiler, y en la primera pared del reactor. Esta última está expuesta a los neutrones liberados durante la fusión y a la radiación térmica del sobre.
expuestos a plasmas de fusión a 150 millones de grados Celsius. Además, se están abriendo campos de desarrollo en el ciclo del tritio y en la fabricación aditiva, siempre que sea posible, de componentes complejos de centrales eléctricas. Estos temas son abordados por los consorcios. Ya hoy es previsible que los mencionados efectos colaterales impacten en la fotónica y sus sectores de aplicación. Así, uno de los proyectos tiene como objetivo lograr aumentos significativos en el rendimiento de los láseres de diodo, al mismo tiempo que se reducen drásticamente los costos gracias a la fabricación totalmente automatizada. Si el consorcio logra
sus objetivos, entonces los láseres de diodo podrían desarrollar un potencial transformador - y en parte disruptivo - en diversas industrias. También existe demanda de fuentes de haz de alta potencia y de los vidrios ópticos necesarios para las centrales de fusión en otros mercados. Y hay una creciente necesidad de láseres que se puedan utilizar como fuentes secundarias para la generación de radiación EUV, neutrones o rayos X. Ellos son
entre otros para una imagen combinada de rayos X y neutrones. El método debe permitir análisis ópticos y materiales del contenido a través de las paredes de barriles y contenedores cerrados. Las fuentes de láser son la clave para miniaturizar los aceleradores de partículas necesarios y integrarlos en dispositivos compactos.
La física fundamental funciona: un nuevo comienzo para el desarrollo de aplicaciones.
El desarrollo de la fusión láser avanza rápidamente desde el 5 de diciembre de 2022, el día del avance en el NIF. Según la evaluación de Häfner, el uso creciente de la IA aumentará aún más el ritmo de innovación. Para optimizar los experimentos en la instalación de prueba de EE. UU., la IA ya está en uso: mientras que la ignición del plasma de fusión a finales de 2022 liberó 3,15 megajulios (MJ), que es 1,5 veces la energía láser necesaria para la ignición, el NIF reportó a finales de 2024 un aumento a 5,2 MJ, y en mayo de 2025 a 8,6 MJ. Así, la fusión liberó 4,13 veces más energía de la que el láser había enfocado en el objetivo. Los experimentos exitosos demuestran que la física fundamental funciona. Sin embargo, la instalación no está diseñada para la generación de energía, sino para la investigación del plasma. En sus 192 caminos de haz paralelos, lámparas de destello y vidrios especiales elevan el nivel de energía de los pulsos láser al nivel necesario. Después de cada ignición, el sistema debe enfriarse, ya que ni los componentes ópticos, ni el sistema láser, ni los materiales de la cámara de combustión están diseñados para un funcionamiento continuo de una planta de energía.
En el camino hacia conceptos y tecnologías aptas para centrales eléctricas.
Para hacer que la tecnología de fusión sea utilizable en las centrales eléctricas, se necesitan conceptos completamente nuevos. El desarrollo de estos ha sido iniciado por el gobierno federal con el programa 'Fusión 2040'. La participación de la industria en las primeras licitaciones fue enorme. Ha comenzado el desarrollo de tecnologías de centrales eléctricas ópticas, fotónicas y de ciencia de materiales. Hasta 2030, hay más de mil millones de euros disponibles para la investigación abierta a tecnologías: además de la fusión por inercia basada en láser, la fusión magnética está en la agenda. Los consorcios reúnen a fabricantes de láseres, ópticas, procesos de recubrimiento, cada vez más tecnología de fabricación impulsada por IA, así como de pruebas y desarrollo de software, con instituciones de investigación para aprovechar el enorme potencial del mercado futuro fotónico. La colaboración entre la industria y la ciencia conecta conocimientos, procesos y cadenas de suministro. Esto crea la base para un uso comercial de la fusión. Como fuente de energía intrínsecamente segura, debe desarrollarse junto a la energía eólica y solar como un componente confiable de un sistema energético desacoplado del ciclo del carbono.
Panel de Aplicación 'Fusión Láser: Energizando la Industria de Fotónica'
Fecha: Martes, 24 de junio de 2025
Hora: 10:30 – 12:00 horas
Lugar: Sala A2.561
Presidente: Dr. Jochen Stollenwerk, Fraunhofer ILT
Panel, entre otros:
Prof. Constantin Häfner, Junta de Investigación y Transferencia, Fraunhofer-Gesellschaft
Prof. Thomas Thiemann, Vicepresidente Senior (SVP), Siemens Energy
Dr. Ulrich Steegmüller, Director de Tecnología (CTO) y Vicepresidente Senior (SVP), ams OSRAM
Dr. Frank Nürnberg, Jefe Global de Ventas Ópticas, HERAEUS Covantics
Alexander Ancsin, Director General (CEO), Layertec GmbH
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