Universidad
Politécnica de Madrid

26.03.2021

“La Universidad Politécnica de Madrid siempre ha sido un referente en España para la ingeniería y sabía que viniendo a estudiar a la UPM contaría con los profesores y compañeros más brillantes”. Así valora Pablo Rodríguez-Fernández su paso por la Universidad Politécnica de Madrid, y lo cuenta desde el Massachusetts Institute of Technology (MIT), donde está trabajando en el desarrollo del primer reactor de fusión nuclear compacto del mundo.

Rodríguez-Fernández es investigador asociado posdoctoral en el Centro de Ciencia del Plasma y Fusión (PSFC) del MIT. Su investigación se centra en la transferencia de energía en plasmas, particularmente en técnicas de simulación integral de reactores de fusión tipo tokamak, y en métodos de optimización numérica y de inteligencia artificial.

Pablo siempre encontró la fusión “fascinante: una fuente de energía no basada en recursos naturales sino en el conocimiento humano”. Este joven trabaja actualmente en el proyecto SPARC, el primer reactor de fusión capaz de producir energía neta en el plasma, produciendo más energía por reacciones de fusión nuclear que la consumida en el proceso.

Antes de ir al MIT para obtener su doctorado en Ciencias e Ingeniería Nuclear, se tituló en Ingeniería Industrial en la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) e Ingeniería Mecánica en la Universidad de Drexel (Filadelfia, Pensilvania). Y es que “tomar pedacitos de cada institución y país me ha ayudado a avanzar profesionalmente”, afirma.

Esta brillante trayectoria ha sido reconocida por la versión estadounidense de Forbes en su edición 2021 de la lista 30 Under 30. En esta clasificación, que incluye a las jóvenes promesas del panorama empresarial menores de 30 años, Pablo Rodríguez-Fernández aparece como el único español de la lista, en la categoría de Ciencia. A continuación, Pablo cuenta en esta entrevista más detalles sobre su trabajo, el futuro de la energía nuclear, su trayectoria investigadora y la importancia de la formación universitaria para el desarrollo profesional.

Pregunta.- Forma parte del proyecto SPARC como investigador postdoctoral. ¿En qué consiste? ¿Cuál es el objetivo de este ambicioso proyecto?

Respuesta.- El proyecto SPARC consiste en demostrar la viabilidad técnica de la fusión nuclear como fuente de energía usando campos magnéticos de alta intensidad. La eficiencia y densidad energética de los reactores de fusión se ve muy favorecida cuanto más alto sea el campo magnético, pero hasta ahora hemos estado limitados por la tecnología de materiales superconductores existentes, que sólo pueden alcanzar cierta magnitud del campo magnético. En SPARC, por primera vez vamos a hacer uso de unos nuevos materiales, los llamados superconductores de alta temperatura, que permiten operar con campos magnéticos más elevados. Esto significa que SPARC será el primer reactor de fusión capaz de producir energía neta en el plasma, produciendo más energía por reacciones de fusión nuclear que la consumida en el proceso. Ese es el objetivo principal de nuestro proyecto: lograr este hito y tener un reactor compacto con propiedades muy parecidas a las de futuras plantas de potencia.

P.- Para alguien desconocedor del tema, ¿en qué consiste la fusión nuclear y qué dificultades plantea?

R.- La fusión es un proceso nuclear que consiste en la unión de elementos ligeros, como el hidrógeno, lo cual produce grandes cantidades de energía. Es la energía que hace brillar a las estrellas, como nuestro Sol, y desde su descubrimiento el siglo pasado, la humanidad ha estado intentando reproducir este proceso en el laboratorio. Sin embargo, para hacerla posible, es necesario trabajar con sistemas a temperaturas y condiciones extremas. En pocas palabras, necesitamos calentar un gas de hidrógeno a más de 100 millones de grados, más caliente que el centro del Sol, para que el sistema empiece a producir energía. Y necesitamos mantener este sistema estable sin dañar los materiales físicos de la cámara del reactor.

Hemos conseguido reproducir este proceso, y lo hacemos todos los días en experimentos alrededor del mundo. Sin embargo, nunca hemos conseguido producir más energía que la que se consume en calentar y confinar este gas caliente e ionizado (este “plasma”).

“Mantener los reactores a un tamaño y coste razonable es esencial para que la fusión tenga posibilidades 
de entrar en el mercado energético”

P.- ¿Qué diferencia el proyecto SPARC de otras iniciativas que se están desarrollando, como el proyecto de investigación internacional ITER?

R.- La diferencia principal es que SPARC usará campos magnéticos de una intensidad muy alta para mantener el plasma confinado en el centro de la cámara. Esto hace que SPARC sea un reactor compacto, más pequeño que otros experimentos ya existentes, a una fracción del coste de ITER y mucho más rápido de construir. Esto se debe al uso de estos nuevos superconductores, que permiten construir reactores más pequeños, baratos y con menos complejidad, pero produciendo plasmas muy similares a los de ITER.

Otra característica diferenciadora es que SPARC es un proyecto privado, mientras que ITER y la gran mayoría de experimentos de fusión alrededor del mundo son financiados con fondos públicos. La combinación de fondos públicos e inversión privada es beneficiosa para acelerar la implementación de la fusión en el mercado eléctrico en las próximas décadas.

Crédito: “P. Rivenberg (PSFC/MIT)”

P.- ¿Constituye la rentabilidad energética el mayor reto actual para la fusión nuclear? ¿Y la financiación?

R.- La rentabilidad energética es un factor muy importante, por eso creemos que mantener los reactores a un tamaño y coste razonable es esencial para que la fusión tenga posibilidades de entrar en el mercado energético. Sin embargo, la viabilidad técnica es aún un factor crítico que debemos solventar antes de pensar en la producción eléctrica. Por eso construimos SPARC, que no va a producir electricidad (el balance neto de energía se trata de la energía que es absorbida y producida en el plasma) pero que dará respuesta a muchas de las cuestiones que todavía necesitamos. Desde la mejora de nuestras bases de datos experimentales, hasta el estudio de plasmas que se auto-calientan gracias a las reacciones de fusión; habrá muchos aspectos de la física de plasmas y tecnología de fusión que SPARC podrá estudiar.

En cuanto a la financiación, es los últimos años hemos visto un crecimiento extraordinario de las iniciativas privadas. Históricamente la fusión siempre ha sido financiada por fondos públicos, al tratarse de proyectos científicos que requerían grandes recursos por su complejidad. Ahora que la fusión está cerca de dar el salto al entorno energético, es muy positivo que empresas privadas estén apostando por ella.

“A mediados de la próxima década podemos tener una planta piloto de fusión 
lista para generar electricidad”

P.- ¿Cuándo será viable la fusión comercialmente?

R.- Nosotros creemos que a mediados de la próxima década podemos tener una planta piloto de fusión lista para generar electricidad. A partir de entonces, empresas como Commonwealth Fusion Systems (CFS) con la que trabajamos, se encargará de su comercialización y puesta en marcha a gran escala.

P.- ¿Cuál es el reto que debe superar para convertirse en la fuente de energía perfecta? ¿Cree que será la energía del futuro?

R.- El mayor reto a superar es producir plasmas que produzcan energía neta por fusión de manera estable y en reactores a un coste razonable. La implementación de los superconductores de alta temperatura con los que trabajamos va a permitir el estudio y la optimización de estos plasmas.
Sí, creo que será una energía que en el futuro contribuirá a la producción de energía base, que hoy en día es producida en su mayoría con la quema de combustibles fósiles que producen gases de efecto invernadero y contribuyen al cambio climático. En el futuro, la fusión podrá complementarse con otras energías renovables.

Crédito: “P. Rivenberg (PSFC/MIT)”

P.- ¿Cuándo se interesó por la fusión nuclear?

R.- Me interesé por la fusión durante mis primeros años de carrera en la Escuela de Industriales. Tanto por libros, como por vídeos y charlas que estaban disponibles para un público general… siempre encontré la fusión fascinante. Una fuente de energía no basada en recursos naturales sino en el conocimiento humano.

En la Escuela de Industriales además pude asistir a seminarios organizados por Jóvenes Nucleares sobre fusión nuclear. Una serie de cuatro charlas anuales que marcaron un antes y un después en mi interés profesional.

P.- ¿Cómo llegó al Centro de Ciencia del Plasma y Fusión (PSFC) del Massachusetts Institute of Technology (MIT)?

R.- Llegué en 2015, gracias a una beca de la Caixa para estudios de posgrado. Las becas de la Caixa cubren hasta dos años de máster o doctorado en Estados Unidos, lo cual me dio mucha libertad a la hora de elegir universidades a las que solicitar y proyectos a los que unirme. Después de una visita al PSFC me di cuenta de que encajaba perfectamente con mis intereses. En el PSFC hay un énfasis importante en la aplicabilidad de la tecnología de fusión.

P.- ¿En qué consiste su investigación en el MIT?

R.- Durante mi doctorado trabajé en la transferencia de energía en plasmas; realizando y modelando experimentos en el reactor que teníamos en MIT, llamado Alcator C-Mod, y en un reactor que tienen en la costa oeste de Estados Unidos, DIII-D.

Me especialicé en técnicas de simulación integral de reactores de fusión tipo tokamak, y en métodos de optimización numérica y de inteligencia artificial. Esto me abrió las puertas al proyecto SPARC justo cuando empezó, en el cual necesitaban de estas técnicas para su diseño y optimización.

P.- Su tesis doctoral defendida en 2019 fue muy destacada, ya que “resolvió un misterio de 20 años en física del plasma que había estado desafiando la predicción de futuros reactores”. ¿En qué consistía?

R.- Eso es. Desde los años 90, experimentos en decenas de reactores de todo el mundo mostraban un comportamiento muy peculiar: el enfriamiento de una parte del plasma dentro del reactor causaba el calentamiento de otra parte alejada. Esta observación desafiaba nuestras predicciones porque al no poder explicarla con los modelos que teníamos, eso significaba que había una pieza de la física que nos faltaba.

Gracias a la combinación de experimentos y simulaciones por super-ordenador que realicé durante los casi cuatro años de doctorado, di respuesta a este misterio. Descubrí la pieza que nos faltaba en nuestros modelos físicos del plasma (para el lector curioso: los cambios de turbulencia debidos a las perturbaciones de densidad) que nunca había sido incluida.

“Si no se dan recursos para que –los jóvenes investigadores- podamos vivir sin sacrificios durante esos años, 
vamos a perder mentes extraordinarias que pueden ayudar a avanzar todos los aspectos de la sociedad”

P.- Ha recibido diversos premios en su carrera, desde el premio Manson Benedict (MIT) a la excelencia académica y promesa profesional, al premio Joven Ingeniero (UPM). ¿Cómo valora estos reconocimientos?

R.- Estos reconocimientos me motivan a seguir en la carrera científica y dan visibilidad al trabajo que hacemos en fusión y física de plasmas. Además de la publicación de artículos técnicos (sólo disponibles para la comunidad de fusión, dada su complejidad), es importante que el público general conozca lo que hacemos. A través de reconocimientos como estos, pongo mi granito de arena para que la fusión y la labor de los investigadores y científicos se conozca más.

P.- Recientemente, la revista Forbes ha publicado su clasificación 30 Under 30, con los talentos emergentes menores de 30 años en distintos campos. Es el único español presente en la lista, dentro de la categoría de Ciencia. ¿Qué ha supuesto para usted?

R.- Es un privilegio pertenecer a la lista de Forbes, reconocida mundialmente y que reúne a personas realmente extraordinarias. Además, la idea de Forbes con su lista es crear una red de networking entre las personas reconocidas, lo cual puede dar lugar a colaboraciones profesionales y dar aún más visibilidad a la fusión y a nuestro proyecto SPARC.

Crédito: “B. Santos Porras”

P.- En su brillante trayectoria ha trabajado e investigado en instituciones de diferentes países. ¿Cómo valora esa movilidad?

R.- Para mí la movilidad es absolutamente esencial. No sólo para aquellos interesados en la carrera científica (en la cual en muchos casos es obligatorio para avanzar en nuestras carreras), sino para todo el mundo. Conocer otras culturas, modos de pensar, modos de vivir y trabajar es una experiencia muy enriquecedora. Tomando “pedacitos” de cada institución y país me ha ayudado a avanzar profesionalmente.

P.- Gracias a su talento ha podido dedicarse en estos años al mundo de la investigación. ¿Qué dificultades encuentran los jóvenes investigadores?

R.- Yo tuve la inmensa suerte de contar con becas que lanzaron mi carrera académica y científica. Desde una beca europea para estudiar un año de Máster en Estados Unidos, una beca Erasmus para mi trabajo fin de carrera en Italia, y por último la beca de la Caixa. Yo creo que dar estos recursos a los jóvenes estudiantes e investigadores es muy necesario. Uno de los mayores problemas que hay hoy en día es que realizar una carrera científica supone un sacrificio que no muchas personas están dispuestas a (o pueden) tomar. Son muchos años desde el comienzo de la universidad al doctorado, y luego el post doctorado, para llegar a ser investigador. Si no se dan recursos para que podamos vivir sin sacrificios durante esos años, vamos a perder mentes extraordinarias que pueden ayudar a avanzar todos los aspectos de la sociedad.

P.- ¿Cuáles serán sus próximos proyectos profesionales?

R.- De momento me gustaría seguir contribuyendo para que podamos encender SPARC en el 2025 y por primera vez producir energía por reacciones de fusión. Me gustaría estar ahí en la sala de control del reactor cuando eso suceda, y realizar y publicar los resultados de esos primeros experimentos. Una vez lo consigamos, el futuro dirá, pero no descarto de momento nada.

“La base técnica y de búsqueda de soluciones que nos da la ETSII-UPM han sido clave 
durante los años que han venido después”

P.- ¿Por qué eligió la Universidad Politécnica de Madrid para cursar sus estudios? ¿Y por qué la titulación de Ingeniería Industrial?

R.- La Universidad Politécnica de Madrid siempre ha sido un referente en España para la ingeniería y sabía que viniendo a estudiar a la UPM contaría con los profesores y compañeros más brillantes. Elegí Ingeniería Industrial porque por entonces no tenía muy claro qué rama de ingeniería me interesaba más. Sin duda, Ingeniería Industrial es de las carreras que más puertas te abre (valga el cliché), y por tanto la que mejor visión de un modo generalista te daba. Luego, me di cuenta de que las ramas de la energía, la fluidomecánica y la física nuclear eran las que más me interesaban, e Industriales me daba la oportunidad de especializarme en esas áreas durante los últimos años de carrera.

P.- ¿Qué le ha aportado su paso por la ETSII-UPM? ¿Considera que ha sido la mejor base para desarrollar su carrera? ¿Qué grado de conocimiento tienen en USA de la universidad española y/o de la UPM en concreto? ¿Y de los ingenieros españoles?

R.- Por supuesto. La base técnica y de búsqueda de soluciones que nos da la ETSII-UPM han sido clave durante los años que han venido después. Los ingenieros españoles (y en particular de la UPM) que me he encontrado en las universidades extranjeras en las que he estudiado han mostrado tener de las bases fundamentales (matemáticas, física, etc.) y resolutivas más sólidas. La experiencia práctica se gana luego en la industria a la que cada uno decide ir, pero los conceptos fundamentales y generalistas vienen de la universidad.

P.- ¿Qué ha supuesto para usted la figura de la ingeniera Silvia Espinosa, también titulada por la ETSII-UPM? ¿Cuál cree que es el papel que pueden ejercer los alumni en los recién titulados?

R.- Para mí, Silvia fue un ejemplo a seguir, y me ayudó con consejos muy valiosos a la hora de solicitar la beca de la Caixa y subsiguiente solicitud de plaza en MIT. Conocí a Silvia gracias a un artículo que escribió la ETSII sobre su trayectoria. Desde entonces he intentado realizar esa misma labor con estudiantes que quieren venir a MIT o solicitar la beca de la Caixa. Los alumni hacen una labor muy importante para realizar esas conexiones. Muchas veces desde España es difícil saber cómo funcionan las cosas en otros países. En especial, en Estados Unidos, cuyo sistema académico y de vida universitaria es bastante peculiar. Y qué mejor que alguien que haya pasado por lo mismo para ayudarte a avanzar.

P.- Por último, ¿qué consejo daría a los jóvenes estudiantes?

R.- Les daría como consejo que usen sus años de universidad para descubrir sus pasiones y vocaciones. Que lean, vayan a charlas, hagan cursos de los temas que les entusiasme. Los primeros años son duros académicamente, pero merecen la pena y a largo plazo se van a dar cuenta de las habilidades que se obtienen durante ese tiempo. No importa si luego la industria en la que trabajan no es exactamente del tema de su carrera; las aptitudes y formas de resolver problemas y situaciones que se ganan en la universidad son primordiales.