Créditos: Fotografía: Bryce Vickmark

Si buscas problemas difíciles, construir una planta de energía de fusión nuclear es un buen punto de partida. La fusión (el proceso que alimenta al sol) ha demostrado ser algo difícil de recrear aquí en la Tierra, a pesar de décadas de investigación.

“Hay algo muy atractivo para mí en la magnitud del desafío de la fusión”, dice Hartwig. “Probablemente sea así para mucha gente del MIT. Me motiva trabajar en problemas muy difíciles. Hay algo intrínsecamente satisfactorio en esa batalla. Es parte de la razón por la que me he quedado en este campo. Tenemos que cruzar múltiples fronteras de la física y la ingeniería si queremos que la fusión funcione”.

El problema se agravó cuando, durante el último año de estudios de posgrado de Hartwig, el Departamento de Energía anunció sus planes de poner fin a la financiación del tokamak Alcator C-Mod, un importante experimento de fusión en el Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT que Hartwig necesitaba realizar para graduarse. Hartwig pudo terminar su doctorado y el susto no lo disuadió de seguir trabajando en el campo. De hecho, aceptó un puesto de profesor asociado en el MIT en 2017 para seguir trabajando en la fusión.

“Era un momento bastante sombrío para aceptar un puesto en la facultad de energía de fusión, pero soy una persona a la que le encanta encontrar el vacío”, dice Hartwig, que es profesora asociada recientemente titular en el MIT. “Adoro el vacío porque hay enormes oportunidades en el caos”.

Hartwig tenía una muy buena razón para tener esperanza. En 2012, había asistido a  una clase dictada por el profesor Dennis Whyte en la que se desafiaba a los estudiantes a diseñar y evaluar la economía de una planta de energía de fusión nuclear que incorporaba un nuevo tipo de imán superconductor de alta temperatura. Hartwig dice que los imanes permiten que los reactores de fusión sean mucho más pequeños, más baratos y más rápidos.

Whyte, Hartwig y algunos otros miembros de la clase comenzaron a trabajar por las noches y los fines de semana para demostrar que los reactores eran viables. En 2017, el grupo fundó Commonwealth Fusion Systems (CFS) para construir las primeras plantas de energía de fusión a escala comercial del mundo.

Durante los siguientes cuatro años, Hartwig dirigió un proyecto de investigación en el MIT con CFS que desarrolló aún más la tecnología magnética y la amplió para crear un imán superconductor de 20 Tesla, un tamaño adecuado para una planta de energía de fusión nuclear.

El imán y las pruebas posteriores de su rendimiento representaron un punto de inflexión para la industria. Desde entonces, Commonwealth Fusion Systems ha atraído más de 2.000 millones de dólares en inversiones para construir sus primeros reactores, mientras que la industria de la fusión en general ha superado los 8.000 millones de dólares en inversiones privadas.

El viejo chiste sobre la fusión es que la tecnología siempre está a 30 años de distancia, pero hoy en día, cada vez hay menos gente que se ríe de ello.

“La perspectiva en 2024 parece bastante diferente a la de 2016, y gran parte de eso está ligada a la capacidad institucional de un lugar como el MIT y a la voluntad de la gente de aquí para lograr grandes cosas”, dice Hartwig.

Un camino hacia las estrellas

De niño, Hartwig vivía en St. Louis y se interesaba por los deportes y por jugar al aire libre con sus amigos, pero no por la física. Cuando fue a la Universidad de Boston como estudiante de grado, estudió ingeniería biomédica simplemente porque su hermano mayor lo había hecho, así que pensó que podría conseguir un trabajo. Pero cuando le enseñaron a usar herramientas para experimentos y análisis estructurales, descubrió que le interesaba más cómo funcionaban las herramientas que lo que podían hacer.

“Eso me llevó a la física, y la física terminó llevándome a la ciencia nuclear, donde básicamente todavía estoy haciendo física aplicada”, explica Hartwig.

Hartwig se incorporó a esta disciplina cuando ya estaba en la universidad y trabajó duro para obtener su título de física a tiempo. Después de graduarse, se sintió agotado, por lo que se tomó dos años de descanso y compitió en carreras de bicicletas mientras trabajaba en una tienda de bicicletas.

“Hay mucha presión sobre las personas que trabajan en ciencia e ingeniería para que pasen directamente a la universidad”, dice Hartwig. “La gente dice que si te tomas un tiempo libre, no podrás ingresar a la escuela de posgrado, no podrás obtener cartas de recomendación. Siempre les digo a mis estudiantes: Depende de la persona. Todos somos diferentes, pero fue un gran período para mí y realmente me preparó para ingresar a la escuela de posgrado con una mentalidad más madura y más centrada”.

Hartwig regresó a la academia como estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear del MIT en 2007. Cuando su asesor de tesis, Dennis Whyte, anunció un curso centrado en el diseño de plantas de energía de fusión nuclear, atrajo la atención de Hartwig. Los proyectos finales mostraban un camino sorprendentemente prometedor para un campo de la fusión que había estado estancado durante décadas. El resto es historia.

“Creamos CFS con la idea de que trabajaríamos en estrecha colaboración con el MIT y el Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT para aprovechar la infraestructura, la experiencia, el personal y las capacidades que tenemos en el MIT”, afirma Hartwig. “Tuvimos que fundar la empresa con la idea de que trabajaríamos en estrecha colaboración con el MIT de una manera innovadora que nunca antes se había hecho”.

Guiados por el impacto

Hartwig dice que el Departamento de Ciencias Nucleares e Ingeniería, y el Centro de Ciencias del Plasma y Fusión en particular, han visto una enorme afluencia de solicitudes de estudiantes de posgrado en los últimos años.

“Hay mucha demanda porque la gente está entusiasmada de nuevo con las posibilidades”, afirma Hartwig. “En lugar de tener la fusión y una máquina construida en una o dos generaciones, esperamos aprender cómo funcionan estas cosas en menos de una década”.

El grupo de investigación de Hartwig todavía está probando los nuevos imanes de CFS, pero también se está asociando con otras compañías de fusión en un esfuerzo por avanzar en el campo de manera más amplia.

En general, cuando Hartwig mira hacia atrás en su carrera, lo que más le enorgullece es cambiar de especialidad cada seis años aproximadamente, desde construir equipos para su doctorado hasta realizar experimentos fundamentales, diseñar reactores y construir imanes.

“En el mundo académico no es tan tradicional”, dice Hartwig. “Mi éxito se debe a que me he involucrado en algo nuevo, aportando ingenuidad pero también realismo a un nuevo campo y ofreciendo un conjunto de herramientas diferente, un enfoque diferente o una idea diferente sobre lo que se puede hacer”.

Ahora Hartwig está a punto de dar su siguiente paso: desarrollar nuevas formas de estudiar materiales para su uso en reactores de fusión y fisión.

“Ya estoy interesado en pasar a la siguiente cosa; al siguiente campo en el que no soy un experto capacitado”, dice Hartwig. “Se trata de identificar dónde hay estancamiento en la fusión y en la tecnología, dónde no se está produciendo innovación donde la necesitamos desesperadamente, y aportar nuevas ideas al respecto”.

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