Fusión nuclear: energía limpia, segura e inagotable

Así se trabaja en la investigación de la fusión nuclear, una alternativa con la promesa de energía inagotable que atrae cada vez a más inversores

Colpisa

La promesa de contar con una fuente de energía limpia, segura e inagotable en un futuro no muy lejano está hoy más cerca de convertirse en una realidad tras el anuncio realizado por los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en Estados Unidos. El equipo dedicado a obtener energía del proceso de la fusión nuclear, que imita a al sol (y las estrellas), anunció que había generado más energía con este proceso de la que habían necesitado para llevarla a cabo, algo que no se había conseguido nunca, desde que comenzó la investigación de esta fuente de energía en los años 60.

Cruzada esta línea, dijeron, estaba más cerca el momento en el que la producción de energía por esta fuente fuese lo suficientemente sostenible como para marcar el mapa energético de un futuro no tan lejano. ¿Cómo se ha llegado hasta aquí? ¿Cuál es el proceso? ¿Quiénes están inmersos en esta investigación a nivel global actualmente?

Sumidos en plena crisis energética y con un claro propósito de descarbonizar la economía, se buscan nuevas maneras de generar energía que contribuyan a tener un entramado energético más eficiente y sostenible, compensando las debilidades que puedan tener otras fuentes como las renovables.

Uno de los nuevos campos de investigación se centra en la energía de fusión nuclear, diferente a la de fisión (con la que funcionan las actuales centrales nucleares) y que tiene en el hidrógeno su principal componente.

¿Qué es la fusión nuclear?

Si se simplifica mucho, se puede decir que los investigadores buscan la manera de emular el proceso que siguen las estrellas (como nuestro Sol) para generar energía, pero en la Tierra. Es decir, en vez de romper, como sucede con la actual energía nuclear, se trataría de unir núcleos muy ligeros (los del hidrógeno) para provocar uno algo más pesado (helio). Esta es una de las grandes diferencias con respecto a las nucleares de fisión, que emplean átomos más pesados.

“Unir estos átomos, que parece tan complicado para nosotros aquí en la tierra, es algo que las estrellas lo están haciendo constantemente”, explica la doctora Isabel García Cortés, del Laboratorio Nacional de Fusión (CIEMAT).

“El sol está todo el rato fusionando elementos ligeros - prosigue García Cortés- para dar elementos un poco más pesados. Por eso tenemos tanta energía en la Tierra procedente del Sol”. Algo que se quiere imitar, de manera controlada, para, en un futuro, poder hacer una central que, gracias a la fusión nuclear, pueda dar energía a la red.

¿Cómo se obtiene la energía en la fusión?

Para ello se utilizan los átomos del hidrógeno, un elemento químico omnipresente que le confiere una característica de ser, casi, como un combustible inagotable.

Conseguir tener esas 'estrellas' en la tierra (esas centrales de fusión nuclear) es algo muy complejo tecnológicamente hablando. “Estamos investigando cómo manejar el combustible, que es un gas, a muy alta temperatura. El sol, al ser muy pesado, fusiona los átomos por presión debido a la atracción gravitatoria. Como no les queda espacio, empiezan a juntarse por presión gravitatoria. Algo que no podemos replicar en la Tierra”, detalla García Cortés.

Para conseguir esa temperatura a la que los átomos terminen fusionándose, los investigadores manejan ese combustible, que se llama plasma, con campos magnéticos (algo que ellos llaman 'confinamiento magnético').

Una de las principales líneas de investigación trabaja con unas botellas magnéticas (que tienen unos imanes muy potentes) donde se pueda controlar ese combustible. “Se tiene suficiente tiempo como para que al núcleo le dé tiempo a fusionarse”, detalla la investigadora del CIEMAT.

¿Cuál es su principal problema por resolver?

Aunque al principio parecía que con estas botellas magnéticas de pequeño tamaño se podrían tener reacciones de fusión controladas, el plasma se comporta de una manera no esperada. “Intenta escaparse de esa pared magnética, lo que añade una complejidad tecnológica porque necesitamos máquinas muy grandes para controlar muy bien el combustible”, explica García Cortés.

Cabe señalar que este entorno en el que se produce la fusión debe ser de alto vacío para que ni el hidrógeno salga ni puedan entrar otros elementos químicos, dado que la entrada del nitrógeno o el oxígeno (presentes en el aire) pueden apagar el proceso de fusión.

La construcción de los reactores resulta impresionante.

Cómo responder a toda esta complejidad es algo que se está llevando a cabo en el ITER, en el que colabora CIEMAT entre otras agencias de investigación.

Según Isabel García Cortés, el gran reto al que se enfrenta este gran laboratorio es demostrar la viabilidad científica de la fusión como fuente de energía. “El siguiente paso sería construir un demostrador de reactor donde se busque la rentabilidad de ésta, es decir, que en el reactor se produzca mucha más energía de la que se consume”, dado que para hacer todo este proceso se necesita gastar mucha energía por ahora. Algo que abrirá la puerta a que puedan generarse estas nuevas centrales de energía de fusión nuclear.

Aunque el ITER es el principal centro de investigación de referencia en esta materia, finalmente el anuncio de haber conseguido este hito ha llegado de otra institución, como se señalaba al principio.

¿Por qué se le considera la energía del futuro?

Pese a todo, esta investigadora defiende que tiene todo el sentido del mundo destinar mucha inversión a este tipo de proyectos, que es la demanda que han hecho los científicos estadounidenses, a la que se ha sumado buena parte de la comunidad científica internacional, tras haber firmado el citado hito.

“Con la crisis energética -valora la citada experta del CIEMAT- que estamos sufriendo, el agotamiento de los combustibles fósiles y la temporalidad de las renovables, todas las energías van a ser necesarias. Si la de fusión nuclear termina siendo una de ellas sería maravilloso. No quiere decir que vaya a solucionar todos los problemas energéticos del planeta, pero podrá jugar un papel importante en el mix energético entre renovables y otras nuevas que vayan surgiendo”.

Aunque la fusión nuclear no se considera estrictamente renovable, no tiene el problema de los residuos radiactivos de alta actividad como las centrales de fisión actuales, según esta experta.

Aunque, como decimos, la energía de fusión nuclear aún no es una realidad, lo cierto es que su investigación y desarrollo está atrayendo a la inversión, tanto de fondos públicos como privados, y tanto en Europa como en Estados Unidos, Corea, China o Japón.

Isabel García Cortés cree que aún tienen que pasar varias décadas para que podamos ver una central de estas características funcionando, aunque reconoce que todo depende del volumen de esta inversión.

“Hay varias empresas que están estudiando modelos diferentes de hacer este confinamiento del plasma alternativo a la línea general que se ha seguido, que apuesta por esta botella magnética o de máquina de confinamiento magnético”, detalla. Algo que podría acortar estos plazos, reducir el coste o el tamaño de las centrales. “Todas las iniciativas son bienvenidas, porque los experimentos son costosos y de todos se aprende”, resalta.