EL DESAFÍO DE LA FUSIÓN NUCLEAR
Los científicos tratan de recrear en nuestro planeta las mismas reacciones que se dan en el interior de las estrellas y que nos proporcionarían energía limpia y casi ilimitada. La carrera hacia la fusión nuclear está experimentando un fuerte impulso, pero ¿de verdad estamos cerca de lograr que esta tecnología sea viable?
La humanidad se enfrenta a un reto sin precedentes: solventar la creciente demanda de energía –fruto del crecimiento demográfico y del aumento de la calidad de vida– y, al mismo tiempo, mitigar el calentamiento global, para lo que es preciso reducir las emisiones de dióxido de carbono. Ante una situación tan compleja no existen atajos. La solución pasa por la eficiencia energética, la captura del CO2, la electrificación de todos los sectores –el agrícola, el industrial, el doméstico y el del transporte– y el uso de energías bajas en emisiones de gases de efecto invernadero: las renovables y la nuclear de fisión.
Pero ¿y si realmente sí existiera un atajo, al menos en la generación de electricidad? ¿Te imaginas contar con una enorme fuente de energía nuclear que no dejara residuos radiactivos y sin riesgo de accidentes? Pues bien, existe; se trata de la fusión nuclear. Esta utiliza hidrógeno, un combustible prácticamente inagotable y muy barato. Además, cuenta con otras ventajas sobre la fisión –la que se realiza en los reactores actuales–: generará todavía más energía por cantidad de combustible y casi no producirá residuos, solo la activación de los materiales estructurales del reactor y pequeñas cantidades de tritio, que es un isótopo muy poco peligroso. Asimismo, será una energía mucho más segura, ya que la reacción nuclear se detendrá completamente cuando se deje de suministrar combustible al reactor, a diferencia de lo que sucede en los de fisión. Una vez parados, estos siguen generando calor por la desintegración radiactiva, lo que se conoce como calor residual. Es algo parecido a lo que ocurre en las cocinas vitrocerámicas cuando las apagamos.
Parece ciencia ficción, pero es ciencia real. La carrera hacia la fusión comenzó hace décadas y poco a poco va dando sus frutos. Varios equipos de científicos trabajan en distintos proyectos para lograrla. Probablemente, el más esperanzador, por su enorme inversión y estado avanzado de desarrollo, es el ITER, el reactor experimental que se está construyendo en Francia. Pero, antes de conocer cómo se encuentran hoy en día las investigaciones, es preciso entender en qué consiste esta tecnología. Para ello, debemos comprender el funcionamiento de las estrellas y cómo pretendemos reproducirlo en nuestro planeta.
EN ESENCIA, EL SOL ES UN ENORME REACTOR NUCLEAR, PERO NO ROMPE –no fisiona– átomos de uranio, como hacen nuestros reactores nucleares, sino que une –fusiona– átomos de hidrógeno, para formar helio. De ese modo, una parte de la materia se convierte en energía; se trata de la luz y el calor que nos llegan a la Tierra, algo que resulta esencial para que sigamos vivos. El problema, entonces, es cómo obtener una fusión nuclear controlada en nuestro mundo, una iniciativa en la que se han embarcado diferentes países, liderados por la Unión Europea, Estados Unidos, Rusia y Japón.
En la actualidad, ya podemos lograr la fusión nuclear, pero, por desgracia, de una forma descontrolada y muy poco práctica para producir electricidad. La bomba de hidrógeno, también conocida como bomba H o de fusión termonuclear, es una muestra de ello. Se trata de un artefacto con una potencia descomunal capaz de sembrar la desolación en una zona muy extensa. En 1961, los dirigentes de la antigua Unión Soviética ordenaron lanzar en el océano Ártico la llamada bomba del Zar, una acción propagandística en la que se haría detonar un ingenio de hidrógeno de 50 megatones –de hecho, inicialmente contaba con el doble de potencia, pero se decidió limitarla–. Este artefacto era 3125 veces más devastador que Little Boy, la bomba lanzada por Estados Unidos en Hiroshima. La onda expansiva de la explosión rompió vidrios situados a más de 900 km y dio tres veces la vuelta a la Tierra. Se calcula que la energía térmica fue tal que habría causado quemaduras de tercer grado a personas situadas a 100 km de distancia.
Pero volvamos a las estrellas y a las reacciones de fusión nuclear que las alimentan. A temperaturas muy altas, el hidrógeno, que es con mucho el elemento químico más abundante del universo, cambia de estado y pasa de gas a plasma. En este, los electrones cargados negativamente se separan de los núcleos –iones–, que están cargados positivamente. La fusión, no obstante, se ve dificultada por las fuerzas electrostáticas de repulsión de los núcleos. Todos sabemos que las cargas iguales se repelen, pero en las estrellas sucede algo muy curioso. Como consecuencia de las altas temperaturas y presiones que se dan en ellas –estas últimas son el resultado de la enorme gravedad presente–, los iones se acercan mucho entre sí y terminan fusionándose. Esto provoca la liberación de energía, que la estrella emite en forma de radiación.
SIN EMBARGO, CONSEGUIR QUE SE DEN SEMEJANTES CONDICIONES EN LA TIERRA ES EXTREMADAMENTE DIFÍCIL. El combustible necesario para lograr la fusión –diferentes isótopos de hidrógeno– debe calentarse a temperaturas del orden de 150 millones de grados centígrados –esto es, unas diez veces más que las que se dan en el núcleo del astro rey, debido a que no podemos simular su gravedad– y debe mantenerse confinado a muy alta presión el tiempo suficiente para que los núcleos se fusionen. No obstante, una vez que se logra el arranque de un reactor de fusión, basta con seguir aportando combustible para mantenerlo funcionando y generando energía.