Quienes defienden la fusión nuclear la consideran una fuente de energía limpia y prácticamente ilimitada que podría impulsar el futuro. Sin embargo, aunque los investigadores confían en que pueden hacerla funcionar, hacer realidad el sueño largamente acariciado de la energía de fusión está resultando muy difícil.
Con el potencial de ofrecer un suministro inagotable de energía sin emisiones de carbono, la fusión nuclearha mostrado un gran potencial durante décadas, pero aún no es viable a gran escala porque mantener una reacción de fusión requiere más energía de la que genera.
Sin embargo, los recientes avances en la búsqueda de energía de fusión han reavivado las esperanzas de que pueda ser viable.
Científicos de China han construido un reactor de fusión que en noviembre se convirtió en el primero del mundo en alcanzar los 100 millones de grados Celsius. Esa temperatura es casi siete veces superior a la del núcleo del Sol y es aquella a la que los átomos de hidrógeno pueden empezar a fusionarse para formar helio.
El logro del Instituto de Física del Plasma de China en su Tokamak Experimental Avanzado Superconductor (EAST) es un hito en el camino hacia la fusión y aportará conocimientos valiosos al proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), una colaboración entre la Unión Europea, India, Japón, China, Rusia, Corea del Sur y Estados Unidos.
Con un coste estimado de 25.000 millones de dólares, el consorcio está construyendo un reactor de fusión prototipo, llamado tokamak, en el sur de Francia. Su objetivo es realizar una primera prueba con plasma sobrecalentado para 2025 y generar fusión a plena potencia por primera vez para 2035.
Aunque el ITER es el proyecto más grande y costoso, hay más de una docena de iniciativas de investigación sobre fusión en marcha.
El año pasado, Tokamak Energy, una empresa británica financiada con capital privado, anunció que su plasma había alcanzado por primera vez los 15 millones de grados Celsius.
Una colaboración entre el MIT y la empresa emergente Commonwealth Fusion Systemsestá diseñando un reactor de fusión capaz de producir más energía de la que consume. Su investigación complementará el trabajo realizado por el ITER.
Y el Gobierno canadiense anunció el año pasado que está invirtiendo 37,5 millones de dólares estadounidenses en General Fusion, una empresa fundada en 2002 que se centra en un enfoque conocido como fusión de blanco magnetizado.
¿Qué es exactamente la «fusión»?
La fusión es la reacción que alimenta al Sol. Se produce cuando dos átomos ligeros se fusionan en uno bajo una presión y una temperatura extremas. La masa total del nuevo átomo es menor que la de los dos que lo formaron; la masa «perdida» se libera en forma de energía, tal como describe la ecuación de Albert Einstein E=mc2.
La fisión, que es la fuente de energía de las centrales nucleares actuales, consiste en dividir el núcleo de un átomo.
La fusión tiene el potencial de generar mucha más energía que la fisión, pero sin producir residuos radiactivos de larga duración.
Hay varias «recetas» para producir la fusión, que se basan en distintas combinaciones de átomos.
La combinación más prometedora para generar energía en la Tierra hoy en día es la fusión de un átomo de deuterio con uno de tritio. El proceso, que requiere temperaturas de aproximadamente 39 millones de grados Celsius, produce 17,6 millones de electronvoltios de energía.
El deuterio es un ingrediente prometedor porque es un isótopo del hidrógeno. A su vez, el hidrógeno es un componente clave del agua. Un galón de agua de mar (3,8 litros) podría producir tanta energía como 300 galones de gasolina (1.136 litros).
De la teoría a la práctica
Aunque la energía de fusión ofrece la posibilidad de contar con una fuente de energía limpia, también ha planteado numerosos desafíos científicos y de ingeniería que hasta ahora parecen insuperables.
En el Sol, las enormes fuerzas gravitatorias crean las condiciones adecuadas para que se produzca la fusión en su núcleo, pero en la Tierra son mucho más difíciles de conseguir.
El combustible de fusión —distintos isótopos del hidrógeno— debe calentarse a temperaturas extremas y mantenerse estable bajo una presión intensa, con suficiente densidad y confinado durante el tiempo necesario para que los núcleos se fusionen.
Y aquí es donde se han logrado avances. Los avances en la tecnología de imanes han permitido a investigadores del MIT proponer un nuevo diseño para un reactor de fusión práctico y compacto que quizá podría generar un balance neto positivo de energía dentro de aproximadamente la próxima década.
Los nuevos imanes superconductores permitirían que el reactor funcionara de forma continua y generara una potencia estable, a diferencia de los reactores experimentales actuales, que solo pueden funcionar unos segundos seguidos antes de sobrecalentarse.
Puede que por fin esté más cerca la era de la energía de fusión práctica.
