George Tynan, profesor adjunto en MIT, se dedica a abordar los desafíos de la fusión nuclear, buscando hacer de esta una fuente de energía viable y sostenible.
George Tynan ha seguido un camino poco convencional hacia el mundo de la fusión nuclear. Tras obtener su título en ingeniería aeroespacial, su trabajo en la industria despertó su interés por la tecnología de propulsión de cohetes. La mayoría de los métodos de propulsión implican la manipulación de materia ionizada caliente, conocida como plasmas, lo que llevó a Tynan a centrarse en la física del plasma.
Fue en ese momento cuando comprendió que los plasmas también podrían impulsar la fusión nuclear. “Como fuente energética potencial, podría ser realmente transformadora, y la idea de poder trabajar en algo que tenga tal impacto en el futuro era muy atractiva para mí”, afirma Tynan. Esta misma motivación, que busca realizar la promesa de la fusión mediante la investigación tanto en física del plasma como en ingeniería de fusión, es lo que impulsa a Tynan hoy en día como profesor adjunto Norman C. Rasmussen en el Departamento de Ciencia Nuclear e Ingeniería (NSE) del MIT.
El entusiasmo de Tynan por la ciencia y la ingeniería se remonta a su infancia. Su padre, ingeniero eléctrico, trabajó para el programa espacial estadounidense y trasladó a la familia a Cabo Cañaveral, Florida. “Esto fue en los años 60, cuando lanzábamos Saturn V hacia la luna; podía ver todos los lanzamientos desde la playa”, recuerda Tynan. Esa experiencia fue formativa y le hizo fascinarse con el comportamiento del flujo de fluidos.
“Solía sacar mi mano por la ventana y pretendía que era un ala de avión; la inclinaba con el flujo del viento y observaba cómo cambiaba la fuerza sobre mi mano”, comenta entre risas. Este interés lo llevó eventualmente a obtener un título universitario en ingeniería aeroespacial en California State Polytechnic University en Pomona.
La transición hacia una nueva carrera ocurrió tras su experiencia laboral en el sector privado, donde descubrió su interés por el uso de plasmas en sistemas de propulsión. Se trasladó a la Universidad de California en Los Ángeles para realizar sus estudios de posgrado, y fue allí donde se dio cuenta del potencial que tenían los plasmas para anclar la fusión.
Para generar energía mediante fusión, es crucial medir con precisión el “tiempo de confinamiento energético”, que indica cuánto tiempo tarda el combustible caliente en enfriarse cuando se apagan todas las fuentes de calor. Cuando Tynan comenzó su posgrado, esta medida aún era una estimación empírica. Decidió enfocar su investigación en la física del tiempo de confinamiento observable.
Durante su investigación doctoral, Tynan pudo estudiar las diferencias fundamentales en el comportamiento de la turbulencia en plasmas comparado con fluidos convencionales. Normalmente, cuando un fluido ordinario es agitado con mayor intensidad, su movimiento se vuelve caótico o turbulento. Sin embargo, los plasmas pueden comportarse sorprendentemente: los plasmas confinados, al ser calentados adecuadamente, pueden sofocar espontáneamente el transporte turbulento en sus bordes.
Un experimento realizado en Alemania había descubierto inesperadamente este comportamiento del plasma. Aunque trabajos posteriores confirmaron este hallazgo sorprendente, todos los experimentos anteriores carecían de capacidad para medir detalladamente la turbulencia.
Brian LaBombard, actualmente científico investigador senior en el Centro de Ciencia del Plasma y Fusión (PSFC) del MIT, era postdoctorado en UCLA durante ese periodo. Bajo su dirección, Tynan desarrolló un conjunto de sondas Langmuir para investigar más a fondo este fenómeno inusual; esto formó la base para su tesis doctoral. “Estuve en el lugar adecuado y en el momento adecuado para estudiar este fenómeno de sofocación turbulenta más detalladamente que nadie antes”, dice Tynan.
A medida que avanzaba como estudiante doctoral y luego postdoctorado, Tynan profundizó aún más en este fenómeno realizando investigaciones entre diversas instalaciones científicas en Alemania y Princeton University.
Tras completar su doctorado y trabajo postdoctoral, Tynan trabajó durante algunos años en una startup hasta enterarse del lanzamiento de un nuevo grupo de investigación sobre fusión nuclear en la Universidad de California San Diego (UCSD). Al ser contactado por ellos, se unió al cuerpo docente y estableció un programa centrado en turbulencias plasmáticas e interacciones plasma-materiales dentro de sistemas nucleares.
Tynan visitó MIT durante un año sabático reciente y sus conversaciones con miembros del NSE como Dennis Whyte, Zach Hartwig, y Michael Short, le entusiasmaron ante los desafíos que enfrenta el sector privado para hacer realidad la fusión nuclear. Observó oportunidades para resolver problemas importantes que complementaban su trabajo anterior.
Tynan está ansioso por abordar lo que él denomina “los grandes desafíos físicos e ingenieriles relacionados con los plasmas fusionados” dentro del NSE: cómo eliminar el calor y los desechos generados por plasma ardiente sin dañar las paredes del dispositivo fusionador ni asfixiar al plasma con cenizas heladas. También espera explorar soluciones robustas desde un punto de vista ingenieril para lograr una energía práctica basada en fusión.
“Diez o quince años atrás era algo pesimista respecto a si alguna vez vería explotación comercial de fusión durante mi vida”, confiesa Tynan. Sin embargo, esa perspectiva ha cambiado al observar colaboraciones entre MIT y Commonwealth Fusion Systems (CFS), así como otras empresas privadas que buscan acelerar el despliegue real de esta tecnología energética revolucionaria.
En 2021, por ejemplo, PSFC junto a CFS dieron un paso significativo hacia una generación eléctrica libre de carbono al diseñar y construir un imán superconductor a alta temperatura: ¡el imán más potente utilizado hasta ahora para fusiones! Este hito fue especialmente emocionante porque hacía sentir más cercano el sueño sobre energía basada en fusión.
Tener presencia activa dentro del MIT parece ser una vía rápida para conectarse profundamente con los esfuerzos actuales destinados al desarrollo energético basado en fusión. Además, durante su año sabático allí notó cómo rápidamente personal investigador y estudiantes pueden aprovechar nuevas ideas sugeridas; eso le intrigó enormemente.
Tynan aporta una combinación única de experiencia al campo: además de contar con amplia trayectoria investigando física del plasma también ha dedicado mucho tiempo a cuestiones ingenieriles críticas relacionadas con materiales necesarios para estos dispositivos nucleares. “La clave es integrar todo esto dentro de un sistema viable”, concluye Tynan.