Javier Peláez
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Conseguir un proceso seguro, estable y a escala industrial de fusión nuclear podría ser uno de los avances tecnológicos más importantes en la historia de la Humanidad. Lograr este tipo de reacción nuclear proporcionaría energía ilimitada, barata y limpia… el sueño de una civilización como la nuestra, cada vez más dependiente de la energía. No es nada fácil, de hecho llevamos más de 70 años intentándolo y, aunque todavía no estamos cerca de ese objetivo global, empezamos a vislumbrar los primeros éxitos de diferentes proyectos por todo el mundo.
En primer lugar conviene aclarar que la fusión nuclear es un proceso físico completamente diferente al proceso que utilizan las centrales nucleares convencionales (que se denomina fisión nuclear). La fisión nuclear implica la división de núcleos pesados en núcleos más ligeros mientras que la fusión trata de combinar núcleos ligeros para conseguir formar otros más pesados. Explicado de manera sencilla, las centrales nucleares dividen átomos, mientras que en los reactores de fusión se intentan simular los mecanismos físicos que se dan de manera natural en las estrellas, uniendo átomos y obteniendo grandes cantidades de energía en ese proceso.
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Pero recrear una estrella en la Tierra es algo complejo y requiere la capacidad de alcanzar temperaturas casi impensables y mantener ese fenómeno estable hasta lograr obtener energía. Contactamos con Alfredo García,supervisor y divulgador sobre energía nuclear, para entender mejor los entresijos de la fusión nuclear.
“Actualmente existen dos líneas de investigación para conseguir la fusión nuclear”, explica García. “La clave es cómo confinar el hidrógeno que pretendemos fusionar. En la fusión por confinamiento inercial, unos rayos láseres muy potentes se concentran sobre una pastilla de combustible de pocos milímetros de diámetro. En la fusión por confinamiento magnético, el hidrógeno previamente ionizado se controla dentro de un reactor llamado Tokamak mediante campos magnéticos”.
"En estos momentos la fusión nuclear por confinamiento magnético se considera la línea de investigación más práctica y por eso es en la que trabajan más equipos de todo el mundo, porque permitirá extraer con mayor facilidad la energía de la fusión y calentar helio, agua u otro fluido para impulsar una turbina acoplada a un generador eléctrico".
Sin ir más lejos, ayer mismo apareció la noticia de un nuevo récord en esta línea de confinamiento magnético: El "sol artificial" de Corea del Sur ha establecido una nueva marca de fusión al conseguir sobrecalentar un bucle de plasma a 100 millones de grados Celsius (unos 180 millones de grados Fahrenheit) durante 48 segundos. Este récord, realizado en el Superconductor de Investigación Avanzada Tokamak de Corea (KSTAR), mejoró el tiempo del anterior récord (31 segundos) que se había establecido en esas mismas instalaciones en el año 2021.
Pero… si la fusión en nuestro Sol se produce a unos 15 millones de grados Celsius, ¿por qué necesitamos alcanzar temperaturas tan altas para replicarla?
“Para replicar la fusión nuclear que ocurre en el Sol, no basta con alcanzar los 15 millones de grados Celsius que tiene nuestra estrella”, nos explica Alfredo García, “ya que en la Tierra no disponemos de su enorme gravedad que causa una elevada presión. Por lo tanto debemos conseguir temperaturas mucho mayores, del orden de 150 millones de grados Celsius”.
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Nuestro Sol alcanza temperaturas de unos 15 millones de grados Celsius pero tiene presiones enormes, presiones que en la Tierra se corresponderían con 340.000 millones de veces la presión al nivel del mar de nuestro planeta. Para equiparar estas condiciones los diseños de reactores de fusión Tokamak sobrecalientan plasma (uno de los cuatro estados de la materia que consta de iones positivos y electrones libres cargados negativamente) y los atrapa dentro de una cámara con forma toroidal, una especie de enorme rosquilla hueca.
Sin embargo, mantener las bobinas de plasma sobrecalentadas de manera adecuada y el tiempo suficiente para que se produzca la fusión nuclear es un proceso laborioso que empieza a obtener resultados prometedores, aunque todavía no se ha conseguido generar más energía de la que se consume. Récords como el obtenido en el KSTAR nos indican que estamos en el buen camino, pero que aún nos queda trecho por recorrer.
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Referencias científicas y más información:
Ben Turner “Nuclear fusion reactor in South Korea runs at 100 million degrees C for a record-breaking 48 seconds” Space.com
Gracias a Alfredo García (@OperadorNuclear) por su ayuda en este artículo
