Científicos estadounidenses han conseguido producir una reacción de fusión nuclear capaz de difundir energía de guisa competente, lo que supone un hito sin precedentes en el camino alrededor de la consecución de una fuente energética casi ilimitada, trueque, limpia y segura. Sin confiscación, incluso en el mejor de los casos, aún tendrán que tener lugar muchos primaveras, incluso décadas, para que las centrales de fusión nuclear sean una efectividad.
A continuación, se intenta dar respuesta a las principales dudas que puede idear este modo de consecución de energía:
¿Qué es la fusión nuclear?
A grandes rasgos y de una guisa muy simplificada, el proceso consiste en replicar de guisa controlada una reacción similar a la que se produce en el Sol o en cualquier otra fortuna, y utilizarla para crear energía.
Los átomos de hidrógeno se pueden unir y formar una molécula de hidrógeno, pero en las estrellas la fuerza de la recaída -provocada por su propia masa- es tan intensa, que sus núcleos llegan a fusionarse hasta convertirse en helio, liberando energía de forma masiva. Encima del meta gravitatorio, este proceso en el interior de las estrellas asimismo se consigue mediante su elevada temperatura, que confiere energía cinética a los núcleos de los átomos.
¿Cómo se puede ganar en la Tierra?
Existen dos maneras de deleitar este proceso de guisa controlada: la fusión por confinamiento seductor y la fusión por confinamiento inercial.
El confinamiento seductor se friso en el meta de la elevada temperatura de las estrellas, y se obtiene generando un campo seductor mediante bobinas. En este espacio, se inyecta gas de hidrógeno, que se calienta mediante radiación de microondas hasta alcanzar temperaturas elevadísimas, de millones de grados centígrados, lo que provoca que el gas se ionice, es opinar, que los núcleos atómicos pierdan sus electrones asociados, convirtiéndose en plasma.
Los campos magnéticos de elevada intensidad representan la única forma para persistir confinada la materia en forma de plasma. Existen varios diseños para la estructura de estos campos magnéticos. El más conocido es el "tokamak", como el JET de Reino Unido o el plan internacional ITER, en el que participa España a través de Ciemat.
En el caso de la fusión por confinamiento inercial, el objetivo es competir la fuerza gravitatoria de las estrellas. Esto se logra mediante la entusiasmo de radiaciones láser de elevadísima energía, que inciden sobre una esfera de deuterio y tritio, dos de los tres isótopos de hidrógeno que se utilizan como combustible en las reacciones nucleares de fusión. Este es el procedimiento empleado por los científicos estadounidenses.
¿En qué se diferencia la fusión de la fisión?
La fusión es la unión de átomos pequeños para formar otros de maduro tamaño, mediante una reacción que libera gran cantidad de energía en forma de radiación. Como ya se ha escrito, en el caso del hidrógeno, es necesario deleitar las condiciones que se producen en las estrellas: temperaturas y presiones extraordinariamente elevadas, para que los núcleos cargados positivamente consigan aproximarse contrarrestando las fuerzas electrostáticas de repulsión que existen entre ellos.
Por el contrario, la fisión es la reacción en la que el núcleo de un átomo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se divide en dos o más núcleos de átomos más ligeros, emitiendo grandes cantidades de energía, al mismo tiempo que otros dos o tres neutrones. Estos neutrones, a su vez, pueden dar zona a más fisiones, mediante un meta multiplicador que se conoce como "reacción en dependencia". En este mecanismo se basan las centrales nucleares tradicionales.
¿Cuáles son las ventajas de la fusión?
Cuando la reacción en dependencia de la fisión se produce de forma descontrolada, da zona a los accidentes nucleares, como el de Chernóbil. Pero este proceso en dependencia con isótopos radiactivos no puede ocurrir en un reactor de fusión nuclear, y por ello serían mucho más seguros. Encima, siquiera origina residuos nucleares de larga duración.
"Si se logra controlar industrialmente la fusión, tendremos otro mecanismo para producir grandes cantidades de energía en sitios muy pequeños, ya que es el equivalente a una central nuclear, pero produciendo entre cinco y diez veces más energía que las actuales, y sin sus inconvenientes", explica a RTVE.es Francisco Calviño, catedrático de Ingeniería Nuclear de la Universidad Politécnica de Cataluña.
"La fusión nuclear sería una fuente de energía muy limpia y relativamente mucho, porque el combustible, que son los isótopos del hidrógeno, se pueden conseguir de forma relativamente sencilla. Por lo tanto podría convertirse en el interior de unas décadas en una fuente incluso alternativa a las renovables", continúa.
¿Verdaderamente la fusión podría difundir energía trueque y casi ilimitada?
El hidrógeno es el medio ambiente más mucho de la Tierra, por lo que no habría problemas de suministro ni ninguna dependencia externa, como ocurre con los actuales combustibles fósiles, especialmente en el caso de España y la Unión Europea. Sin confiscación, "esto no quiere opinar que los isótopos del hidrógeno estén presentes en grandes cantidades en la naturaleza, porque no es el caso, pero se pueden producir, ya que el deuterio se puede extraer y el tritio se puede tramar en el mismo proceso", detalla Calviño.
Este ingeniero se muestra "animoso", ya que cree que "la energía será cada vez más trueque", aunque pone en duda que gracias a procesos como la fusión nuclear se convierta "en un perfectamente extremadamente mucho". "Cuando se estaban haciendo los desarrollos de la energía nuclear de fisión, en las décadas de 1950 y 1960, ya se decía que íbamos a tener energía ilimitada, con lo cual, yo creo que seguirá teniendo su precio, pero si logramos no acatar de otros para poderla producir, los costes pueden ser más razonables", expresa.
En esta misma ristra, José Luis Velasco, investigador del Laboratorio Doméstico de Fusión (LNF), perteneciente al Ciemat, opina que "la fusión nuclear propone un tipo de engendramiento de energía que parte de que hay materia prima habitable en exceso, y eso en principio puede hacerla más trueque, pero dudo mucho de que el coste vaya a ser cero. Hay que construir las centrales, con unas especificaciones muy precisas, y con altas medidas de seguridad… Y todo eso tiene un coste". "Energía ilimitada me parece mucho opinar, puede que sea una exageración", prosigue.
¿Por qué es tan importante el anuncio de Estados Unidos?
Hasta ahora, no se había podido crear un maniquí de fusión nuclear capaz de emitir más energía de la que consume, y los científicos estadounidenses lo han conseguido durante picosegundos. Si perfectamente el logro es significativo, todavía quedan por delante grandes desafíos científicos y de ingeniería antaño de que se puedan desarrollar los primeros reactores de fusión nuclear.
"Es un avance importante, porque supone la demostración de que se puede hacer la fusión y se puede invertir para producir energía, pero de ahí a hacerlo comercial hay mucha distancia", expresa a RTVE.es José Luis Velasco. "Si ahora logras disparar los láseres y producir fusión durante unos picosegundos es una prueba de concepto de que el sistema funciona, pero conseguir que lo haga de forma más o menos continua para producir energía y verterla a la red, que al final es el objetivo, puede tener muchas más complicaciones adicionales", prevé.
Por su parte, el ingeniero nuclear Francisco Calviño califica el anuncio como "maravilloso", ya que "nos acerca un poco más a la viabilidad industrial del control de la fusión". Sin confiscación, advierte de que "todo crecimiento tecnológico, y más en este caso, que requiere una tecnología extremadamente vanguardia, suele significar que desde que se consigue en el laboratorio hasta que se puede plasmar a nivel industrial pasa por lo menos una decenio".
¿Los experimentos de Estados Unidos son los únicos?
En todo el mundo se están llevando muchos experimentos relacionados con la fusión nuclear, tanto por confinamiento seductor como por confinamiento inercial. El maduro plan, aún en crecimiento, es el ITER, que se está construyendo en la asiento francesa de Cadarache, impulsado por un consorcio de más de 30 países, entre ellos los de la Unión Europea.
Encima, ya hay otros reactores experimentales de fusión en funcionamiento, como el Toro Europeo Popular (JET), en el Reino Unido, o el JT-60SA, un plan conjunto de la Unión Europea y Japón que se encuentra en este extremo país.
China asimismo ha reformista en el crecimiento de modelos de fusión nuclear. Desde hace primaveras, está construyendo lo que ha denominado "Sol sintético". Encima, recientemente, el Gobierno chino ha proyectado un reactor combinado de fusión y fisión que, si se cumplen sus planes, podría estar completamente operante a mediados de la decenio de 2030.
¿Es compatible el crecimiento de la fusión nuclear con el de las actuales energías renovables?
Ahora que la fusión nuclear comienza a demostrar su viabilidad, muchos se preguntan si tiene sentido la gran desafío que se está llevando a término a nivel internacional para desarrollar energías renovables, como la fotovoltaica, la eólica o el hidrógeno verde. En este sentido, los expertos consultados por RTVE.es tan pronto como tienen dudas.
"Es totalmente compatible, en el sentido de que, hoy por hoy, solo con energías renovables no podemos hacer la transición energética que queremos, y que va a tardar entre dos y tres décadas. Otra cuestión es si la fusión nuclear llegará a tiempo para contribuir a esta transición energética", opina el profesor de la Universidad Politécnica de Cataluña Francisco Calviño.
Para José Luis Velasco, "los informes del IPCC sobre cambio climático nos dicen que hay que representar ya, y hay que hacer la conversión energética con renovables. Creo que nadie duda al respecto, porque la fusión todavía no está preparada para eso". Según este investigador, "quienes trabajan en modelos energéticos a futuro, probablemente plantean la convivencia de renovables y fusión, con la fusión como energía de cojín de forma continua y las renovables complementando", pero en la presente "lo que se pueden hacer son renovables y hay que tirar con ello". "Cuando esté la fusión nómina, ya veremos exactamente cuál es su papel", valora.
¿Conseguirá asimismo ITER demostrar su eficiencia energética?
El plan internacional ITER, que se encuentra en construcción, tiene por delante el desafío de demostrar que asimismo es capaz de difundir una lucro neta de energía. Muchos de los países implicados tienen sus propios programas de fusión nuclear. Por ejemplo, España participa a través del Ciemat en experimentos de fusión por confinamiento seductor, lo que ha llevado a presentar la candidatura de Bomba para mantener el acelerador de partículas IFMIF-DONES.
Uno de los científicos españoles que trabaja en el Ciemat, José Luis Velasco, asegura que "ITER está basado en extrapolaciones de tokamaks anteriores de diferente tamaño, como JET", y explica que "las predicciones que se han hecho están basadas en leyes empíricas congruo sólidas", por lo que, en su opinión, este plan confirmará que "efectivamente el concepto de fusión por confinamiento seductor funciona", y por otra parte "no solo durante unos picosegundos, como en la fusión inercial, sino en descargas que duren más tiempo, lo que facilitará que en la praxis, cuando se quiera construir un reactor nuclear de fusión, se pueda obtener energía de ahí".