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.