El sueño de la fusión nuclear: energía ilimitada sin residuos

Hace décadas que la comunidad científica sueña con conseguir la fusión nuclear. Un proceso que de lograrse podría convertirse en una fuente limpia y prácticamente infinita de energía. A lo largo de los años, laboratorios de todo el mundo trabajan para comprender cómo funciona este fenómeno y, sobre todo, cómo llevarlo a cabo para resolver nuestras necesidades energéticas.

Los investigadores argumentan que nos encontramos muy cerca del umbral de ignición. Es decir, del momento en el que la energía producida supera a la utilizada para provocar la reacción. Como en otras ocasiones, los ingenieros y científicos se inspiran en los mecanismos que utiliza la naturaleza para ofrecer soluciones a las necesidades de los seres humanos. Para ser más exactos, un reactor de fusión nuclear imita los fenómenos que dan en el núcleo de las estrellas.

Imitando la fusión natural de las estrellas

Los ingenieros y científicos que están trabajando en el diseño y construcción de reactores experimentales de fusión nuclear intentan imitar lo que sucede en el interior de las estrellas con el objetivo de obtener una gran cantidad de energía.

Por ejemplo, el proyecto EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), desarrollado por China y conocido como lo que podría ser un “Sol artificial” tiene como objetivo crear energía limpia casi ilimitada. “La operación reciente sienta una base científica y experimental sólida para el funcionamiento de un reactor de fusión”, declaró a Xinhua Gong Xianzu, investigador del Instituto de Física de Plasma de la Academia China de Ciencias, quien dirigió el último experimento.

Un sol artificial que ha multiplicado por cinco la temperatura del Sol durante más de 17 minutos, alcanzando temperaturas de 70 millones de grados Celsius. Un proceso que no requiere de combustibles fósiles y tampoco deja residuos.

Reactor JET

Pero no es el único experimento científico que imita el modo en el que el Sol se alimenta así mismo. El reactor Jet (Join European Torus) con sede en Reino Unido recientemente abrió la puerta a una energía limpia y casi ilimitada tras producir 59 megajulios de energía durante una ráfaga de fusión nuclear de 5 segundos. Un dato que supone duplicar el récord anterior de 21,7 megajulios establecido por la instalación en 1997.

El proceso que impulsa a las estrellas junta átomos de hidrógeno a temperaturas diez veces superiores al Sol que después se unen para liberar una gran cantidad de energía. “Hemos demostrado que podemos crear una miniestrella dentro de nuestra máquina y mantenerla ahí durante cinco segundos y obtener un alto rendimiento, lo que realmente nos lleva a un nuevo reino”, explicó el Dr. Joe Milnes, jefe de operaciones del laboratorio del reactor JET.

Una de las mayores ventajas de la fusión nuclear es que no requiere de abundancia de combustibles y las cantidades de residuos que genera son pequeños residuos radiactivos de corta duración. Además, no produce gases de efecto invernadero.

Reactoer JET

Reactor JET

Fusión nuclear impulsada por láser

Las promesas de la fusión nuclear son vistas por muchos como la respuesta a la crisis energética que atravesamos en estos momentos. Mientras hay algunas personas que ya han dado el paso a un autoconsumo impulsado por la energía solar, experimentos creados en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California en EEUU, han validado una forma de producir energía nuclear de fusión impulsada por láser.

Un hito que ha sido portada de la revista Nature, en el que se evidencia que el plasma se comprime y se calienta siendo capaz de suministrar su propio calor. Al igual que los estudios citados anteriormente, los ingenieros y físicos involucrados en este proyecto intentan imitar lo que sucede en el interior de las estrellas.

Uno de los pasos más críticos es disponer de un generador neto de energía, “un plasma ardiente en el que la fusión nuclear sea la principal fuente de calor para mantener el combustible en un estado de plasma lo suficientemente caliente como para permitir más reacciones de fusión”. Alex Zylstra y su equipo han conseguido dar este gran paso en el laboratorio. El experimento detallado en Nature utiliza la energía de 192 rayos láser para calentar muy rápido el interior de un cilindro hueco generando rayos X. Como consecuencia, los isótopos de hidrógeno se fusionan “produciendo un neutrón y una partícula alfa, que es el núcleo de un átomo de helio. Las partículas alfa chocan con el plasma, autocalentando el combustible”.

Los científicos comenzaron a trabajar en la fusión nuclear hace casi 50 años, época en la que surgieron las primeras técnicas de confinamiento magnético. Sin embargo, y a pesar de los avances citados en estos estudios, aún quedan pendientes enormes retos que deberán resolverse antes de que vea la luz un reactor de fusión nuclear comercial.

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