Estamos viviendo una crisis energética
donde ya no podemos permitirnos los combustibles fósiles y, donde las energías
renovables no dan abasto, al menos por ahora. La energía nuclear asoma como
una alternativa viable mientras lo requiramos para realizar la transición
ecológica de la que tanto hablamos y, aunque tal vez no convenga abrir nuevas
centrales, tiene sentido mantener en funcionamiento las que ya hay
activas ahora mismo. Sin embargo, de vez en cuando, la prensa habla de una
nueva forma de energía
nuclear, la fusión, una alternativa que podría ser el futuro.
Hace años que la fusión
se promete como un logro a 20 años vista, 20 años que no se acortan ni
medio. Pero ¿en qué consiste? ¿Por qué es tan difícil obtenerla? ¿Tiene sentido
plantearla como la energía del futuro?
Empecemos por el principio.
La fisión
A principios del siglo pasado la energía
nuclear era un sueño o, mejor dicho, dos sueños. Por un lado, estaba la
fisión: la idea de que podían romperse átomos, haciendo que en el proceso
liberaran gran cantidad de energía,
rompiendo estos a su vez nuevos átomos en una reacción en cadena.
En 1954 aquella idea tomó cuerpo. Átomos
de uranio especialmente cargados de neutrones (partículas de su
núcleo que, en tales cantidades los volvían inestables) eran bombardeados con
más neutrones, haciendo que los átomos de uranio se dividieran, liberando
energía y más neutrones que a su vez desestabilizarían otros cuantos átomos
de uranio, partiéndolos y manteniendo el proceso en el tiempo, como si fuera
un efecto dominó.
La fusión y las estrellas
No obstante, ¿no sería fantástico encontrar una energía
nuclear que no produjera residuos y que no dependiera de las limitadas reservas
de uranio? De algún modo, ese era el otro sueño que nació a principios del
siglo pasado, concretamente a partir de la mente del físico Arthur Eddington en
1920. Él no coqueteaba con romper átomos, sino con lo contrario, con unirlos,
y su inspiración estaba en las estrellas.
El físico británico fue pionero al sugerir que las estrellas
obtienen su energía a partir de reacciones nucleares en las que fusionan átomos
de hidrógeno produciendo átomos de helio. Dicho de una forma muy
simplificada: las condiciones de temperatura y presión de las estrellas
fomentan que dos átomos venzan la fuerza electromagnética que los mantiene
separados.
Soles artificiales
Gracias a este proceso, llamado “nucleosíntesis estelar”,
se crean nuevos elementos y, con la energía liberada por la fusión de dos
átomos, se suministra suficiente energía al resto como para que continúe la
reacción de fusión.
Por eso se suelen llamar “soles artificiales” a los
reactores nucleares de fusión, pero como nadie ha fabricado nunca uno
funcional, podemos y debemos insistir en que todavía no existen tales soles,
aunque sí que se han logrado cosas a muy pequeña escala. Y es que, por
desgracia, hay dos grandes retos que todavía intentamos pulir.
Primer reto
Los reactores nucleares de fusión buscan alcanzar
principalmente dos condiciones. La primera es una altísima temperatura que
sabemos producir a pequeña escala, concentrando la energía de varios láseres en
un mismo punto.
Esto consigue elevar notablemente la energía llevando a la
materia calentada a un estado de plasma. Un estado tan energético que, en
él, las partículas eléctricas que rodean el núcleo atómico (los electrones)
quedan libres, pululando por el medio.
Segundo reto
Por otro lado, este plasma se vuelve inestable y, para que
la reacción de fusión se sostenga a sí misma y quede contenida, hará fata
emplear más láseres o campos electromagnéticos.
Los reactores de tipo Tokamak, por ejemplo, hacen esto
último. Inducen una corriente eléctrica en el propio plasma, confinándolo
en el vacío y evitando que toque las paredes del receptáculo. Por otro lado,
los de tipo Stellarators emplean imanes que rodean las tubulares paredes del
reactor creando otro campo magnético. Estos últimos son algo más estables,
pero más difíciles de construir, más caros y mucho menos conocidos.
La maldita escalabilidad
Y, sí, es cierto que de vez en cuando aparecen noticias de
reactores nucleares de fusión capaces de generar “más energía de la que
consumen”, pero tiene trampa. Generan más energía de la que incide en sus
átomos de hidrógeno, pero no más de la que suministramos al reactor entero.
Es más, estos reactores son modelos en miniatura y escalarlos para logar
versiones comerciales no es nada trivial.
Lo que podemos hacer, mientras tanto, es hacer pruebas a
pequeña escala e invertir grandes cantidades de energía en producir… menos
energía, como ya estamos haciendo. Por eso es importante recordar que tras esos
titulares “solo” hay pruebas de laboratorio, investigaciones que buscan
resolver problemas y optimizar el uso de la energía suministrada para que la
reacción de fusión se convierta en una realidad.
QUE NO TE LA CUELEN:
Desde que apareció la primera central nuclear, estas se han
vuelto muchísimo más seguras y la obtención de energía se ha optimizado. Como
parte del mix energético, las centrales nucleares de fisión proporcionan un
complemento interesante y que no emite más sustancias contaminantes que los
residuos radiactivos, los cuales pueden ser almacenados y tratados de forma
segura.
REFERENCIAS (MLA):
Zylstra, A.B., Hurricane, O.A., Callahan, D.A. et al. Burning plasma achieved in inertial
fusion. Nature601, 542–548 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04281-w
Barbarino,
Matteo. “Author Correction: A Brief History Of Nuclear Fusion”. Nature Physics,
vol 16, no. 12, 2020, pp. 1238-1238. Springer Science And Business Media LLC,
doi:10.1038/s41567-020-0966-x. Accessed 15 Sept 2021.Tollefson,
Jeff. “US Achieves Laser-Fusion Record: What It Means For Nuclear-Weapons
Research”. Nature, vol 597, no. 7875, 2021, pp. 163-164. Springer Science And
Business Media LLC, doi:10.1038/d41586-021-02338-4. Accessed 15 Sept
2021.
