Dos décadas de trabajo en el reactor Joint European Torus (JET) culminaron el pasado año con un récord: el dispositivo fue capaz de generar 59 megajulios de energía de fusión durante cinco segundos. «Es la energía necesaria para cubrir las necesidades, durante cinco segundos, de 35.000 hogares», precisó Joe Milnes, director de operaciones del JET, en la rueda de prensa de este miércoles en el que se hicieron públicos los exitosos resultados. Un primer paso que nos acerca al dominio de la energía de las estrellas. Pero, ¿cómo funciona este reactor y cómo se ha conseguido este hito exactamente?
Para empezar, es necesario distinguir entre energía de fusión y de fisión. Actualmente, la reacción nuclear que alimenta las centrales eléctricas es la fisión: la división del núcleo del átomo en átomos más pequeños, un proceso que libera gran cantidad de energía, pero que genera también residuos radiactivos.
Por el contrario, la fusión, en la que los átomos de hidrógeno se unen, es un proceso mucho más potente y limpio en el que se utilizan menos recursos. Por ejemplo: con un gramo de hidrógeno podríamos obtener mediante combustión la energía para mover un coche 100 metros, pero mediante la fusión alcanzaríamos los 200.000 kilómetros. Con dos baterías del teléfono móvil y un litro de agua tendríamos energía para toda la vida.
Además, en los reactores de fusión sería físicamente imposible que se produjera un desastre como el de Chernóbil o el de Fukushima: si algo funciona mal, la temperatura descendería inmediatamente de forma natural, extinguiéndose la reacción por sí sola.
Energía de fusión: emular lo que ocurre en el centro del Sol
La fusión es el proceso que se da en el centro del Sol. Ahí, millones de toneladas de núcleos de hidrógeno chocan entre sí a tremendas temperaturas y presiones, uniéndose para crear un elemento más pesado y poco contaminante, el helio, y neutrones de alta energía. En la Tierra el proceso es algo más complicado, ya que necesitamos emular el enorme campo magnético de las estrellas (dado de forma natural por su enorme masa) y las altas temperaturas.
Así, en los futuros reactores de fusión se utilizará como combustible hidrógeno, deuterio y tritio (estos dos últimos, isótopos del hidrógeno). Los dos primeros componentes son fáciles de conseguir y, de hecho, la mayoría de experimentos actuales, como los ‘soles chinos’ o el coreano los utilizan en sus pruebas.
Sin embargo, los científicos saben que si se añade el tritio a la ‘mezcla’, al fusionarse con el deuterio, produce muchos más neutrones que las reacciones del deuterio solo. Es decir, la reacción es mucho más potente. Y el JET es, de momento, el único reactor de su tipo que utiliza estos tres componentes.
Una ‘rosquilla’ hueca
Una vez que tenemos el combustible, es necesario tener la ‘máquina’ que lo convierta en energía. Existen varios modelos. Por ejemplo, el utilizado por los científicos estadounidenses en la Instalación Nacional de Ignición (y que en verano batió otro récord al generar 1,3 megajulios de energía) se basa en el confinamiento inercial: apuntando varios potentes láser a un punto microscópico consiguen elevar la temperatura y la presión de una minúscula cápsula de oro repleta de hidrógeno, deuterio y tritio, generando en su último experimento más de 10 billones de vatios de potencia de fusión durante 100 billonésimas de segundo.
Aunque se trató de un hito remarcable, este tipo de modelos están más enfocados a la investigación básica; sin embargo, de momento, tienen menos recorrido de cara a aplicarse en reactores comerciales.
En cambio, los tipo tokamak, como JET, los prototipos asiáticos o el futuro Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés), sí tienen, a priori, muchas más papeletas de convertirse en una solución viable para llevar la energía de fusión a una planta energética conectada, por ejemplo, a una red eléctrica que nos permita encender la luz de la cocina con la energía de las estrellas.
Plasma ionizado
Estos dispositivos, ideados en los años 50 en la URSS, son una especie de ‘rosquilla’ hueca. En su interior, se inyecta una pequeña cantidad de este combustible formado por hidrógeno, deuterio y tritio, que se calienta a altas temperaturas y se convierte en un plasma ionizado, un estado que no es ni sólido, ni líquido, ni gas -de hecho, se considera el cuarto estado de la materia-.
Un raro estado para nosotros, pero muy corriente en el Universo, visible por ejemplo en el centro de las nebulosas. Cuando este material alcanza los 150 millones de grados Celsius –temperaturas diez veces más altas que las que se dan en el núcleo del Sol–, se produce la fusión.
Uno de los principales escollos ha sido el ‘encapsulamiento’ de este plasma. En los modelos tokamak, como el JET, el campo magnético se genera a través de enormes imanes que confinan y dan forma al plasma, manteniéndolo alejado de las paredes metálicas. Es el llamado confinamiento magnético.
General Atomics ha sido el encargado de crear el imán más poderoso del mundo y que servirá de ‘muro de contención’ al plasma ardiente del ITER, el reactor de participación internacional que se está construyendo en Cadarache (Francia) y con el que los científicos intentarán demostrar que la energía de fusión es una realidad fuera de la teoría.
Los resultados de la energía de fusión
A pesar de estos buenos resultados, aún estamos lejos de poder dominar la energía del Sol. Todos los experimentos, incluido este último del JET, aún no han conseguido conseguir ganancia energética; esto es, que la máquina genere más energía de la que se necesita para activarla. De momento, y salvo sorpresa mayor, parece que habrá que esperar a las pruebas en el ITER (que previsiblemente comenzarán a mediados de la próxima década) para lograr este hito.
«Estos resultados son la demostración más clara hasta la fecha del potencial de la fusión para proporcionar energía sostenible», afirmaron los responsables del JET. «Si se puede mantener la fusión durante cinco segundos, se puede hacer durante cinco minutos, y luego durante cinco horas con futuras máquinas más potentes, como ITER», defendió por su parte Tony Donne, del consorcio EUROfusion, que integra a 4.800 expertos, estudiantes y personal técnico de 28 países europeos que operan en el JET.
Fuente: Patricia Biosca / ABC
Artículo de referencia: https://www.abc.es/ciencia/abci-como-funciona-europeo-batido-record-energia-fusion-202202100212_noticia.html
