La energía de fusión revoluciona el sector: reactores que consumen menos energía de la que producen

¿Es posible extraer más energía de la que se consume en un reactor nuclear? La tecnología nuclear de fusión podría convertirse en la siguiente gran revolución energética de la historia, a mucha distancia del descubrimiento de las placas solares y a años luz de los combustibles fósiles y contaminantes. 

Hace relativamente poco tiempo, en septiembre de 2021, se logró un hito sin precedentes que nos lleva a pensar que el futuro puede tener mucho de nuclear. Un equipo de investigadores del MIT y la Commonwealth Fusion Systems lograron crear un campo magnético de 20 teslas usando electroimanes, lo que supone un avance importante a la hora de confinar el plasma dentro de los reactores nucleares de fusión de tipo tokamak. Veamos lo que todo esto significa. 

¿Cómo funcionan los reactores nucleares de fusión? 

La historia de la energía nuclear de fisión (división atómica) siempre ha generado cierto temor. A pesar de haber sido anecdóticos, ha habido accidentes y sus consecuencias podrían haber sido —incluso más— catastróficas. Además, los residuos nucleares son un quebradero de cabeza desde el minuto cero y los costes de construcción no dejan de crecer. Sin embargo, la energía de fusión (unión atómica) no tiene nada que ver con la tecnología nuclear a la que estamos acostumbrados. 

Mientras que la fisión nuclear rompe átomos y libera material radioactivo que calienta agua para turbinarla y obtener energía eléctrica; la fusión atómica consiste en combinar dos núcleos atómicos ligeros para formar otro más pesado y captar la energía liberada en el proceso. Son tecnologías opuestas. Tanto, que las ventajas de la energía de fusión cubren las desventajas de la fisión: 

• El combustible es abundante, no radioactivo y repartido uniformemente sobre el planeta. De modo que no redundará en graves problemas ecológicos, de salud o geopolíticos. 
• La fusión no produce reacciones en cadena, sino que es intrínsecamente segura. Ante un error, el proceso se detiene y no hay pérdida de control como sí ocurre con la fisión. 

• Además, no genera gases de efecto invernadero o residuos radioactivos, sino helio, un gas inerte que además se puede aprovechar para otras aplicaciones en la industria. 

El confinamiento del plasma, una barrera técnica 

Hay varios motivos por los que la energía nuclear de fusión, que replica los procesos limpios del Sol en la Tierra (obviamente, a escala diminuta), no está disponible de momento. Una de ellas es lograr una densidad tal como para que se dé la fusión, para que los núcleos atómicos se superen la repulsión y se combinen. 

En el Sol es fácil porque su masa (de 1,98 millones de millones de millones de millones de millones de kg) comprime la materia. En la Tierra hacen falta otras aproximaciones. Otra barrera técnica es, precisamente, la necesidad de una barrera para el plasma del interior del reactor. 

Como ocurre en el Sol, el plasma es la sustancia que se forma al combinarse los núcleos atómicos. Para que funcione, el reactor nuclear necesita conservar el plasma durante largos periodos de tiempo, y ha habido hitos como el logrado por el reactor experimental de tipo tokamak EAST en 2016, en que se mantuvo la operación durante más de un minuto. 

Para lograr esta conservación, hay dos formas de confinar el plasma: inercial y magnética. Esta última es mucho más prometedora, pero consume enormes cantidades de energía y darle la forma del interior del reactor es complicado. Un reactor que consume más energía de la que aporta no tiene sentido, de ahí que la noticia del MIT y la Commonwealth Fusion Systems haya sido tan relevante. 

Una fuente de energía virtualmente inagotable 

La energía de fusión nuclear es extraordinariamente eficiente. Hasta tal punto que es la forma en la que se consumen las estrellas de forma natural. En la Tierra, lograr construir un reactor nuclear de fusión viable en el que la energía consumida por los electroimanes sea inferior a la generada por el reactor daría como resultado energía limpia inagotable. Un sueño tecnológico. 

Aunque la extracción de deuterio o hidrógeno —elementos necesarios para este proceso— sin duda tendrá cierto impacto ambiental, no tiene nada que ver con la forma en que se extrae carbón, petróleo, gas natural e incluso con la infraestructura necesaria para recolectar sol y viento en plantas fotovoltaicas o eólicas. 

Gracias a su estabilidad, la energía de fusión hará que todas las plantas renovables del planeta parezcan candelas, y puede llegar a ser la primera fuente de energía limpia que permitirá descarbonizar la economía en poco tiempo. El uso del condicional es obligatorio en una tecnología aún en desarrollo y para la que se dan plazos estimados de varias décadas. 

Hasta la fecha, el reactor nuclear de fusión más avanzado pertenece al proyecto ITER, un esfuerzo internacional (International Thermonuclear Experimental Reactor) de tipo tokamak cuyas primeras pruebas funcionales con deuterio se esperan para 2025 y las de tritio para 2035. 

Pese al coste de la inversión, la energía de fusión es una tecnología muy prometedora a la vanguardia de la innovación, y el ITER es un proyecto tractor que impulsa la industria y la tecnología, además de ser un proyecto a nivel mundial que facilita la relación entre naciones y se convierte en un punto de acercamiento.