Fusión nuclear: encienden el ‘sol artificial’ de Europa y duplican el récord mundial de energía

Desde hace décadas, científicos de distintas ramas de la física se han embarcado en la titánica misión de reproducir lo que sucede en el interior de las estrellas, es decir, la fusión nuclear, que representa una fuente de energía limpia, segura e ilimitada. Para estudiar este proceso, se han construido una serie de reactores, también llamados ‘soles artificiales’, en distintas partes del mundo. Ahora, investigadores europeos anuncian que su reactor Joint European Torus (JET) ha pulverizado el récord mundial de energía producida con fusión.

A diferencia de la fisión, reacción en la que los núcleos atómicos se dividen y se ejecuta en las actuales centrales nucleares, la fusión une estas piezas para formar elementos más pesados y generar una cantidad de energía bastante superior.

Los científicos del JET, ubicado en Reino Unido, anunciaron este miércoles 9 de febrero que generaron 59 megajulios de energía, equivalente a 14 kilogramos de TNT, durante un encendido de fusión de cinco segundos. Esto equivale a más del doble del récord anterior, logrado por el mismo reactor en 1997: fueron 21,7 megajulios durante cuatro segundos.

En el corazón del sol, la fusión se produce mediante la unión de núcleos de hidrógeno para formar helio. En el JET también se busca formar este gas, pero usando una mezcla de combustible basado en dos versiones del hidrógeno: tritio y deuterio.

Al no contar con la gravedad del sol, el JET debe usar potentes campos magnéticos para alcanzar temperaturas que bordean los 150 millones de °C, 10 veces más caliente que el centro de la estrella, y así generar un plasma (gas ionizado) donde se produzca la fusión de los núcleos atómicos del tritio y el deuterio.

No obstante, para conseguir el último hito en producción de energía, el ‘sol artificial’ europeo pasó por más de dos décadas de pruebas y refinamientos, hasta que finalmente quedó listo para el esperado ‘encendido’.

“Estos resultados históricos nos han llevado un gran paso más cerca de conquistar uno de los mayores desafíos científicos y de ingeniería”, dijo en un comunicado el profesor Ian Chapman, director ejecutivo de la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido.

En teoría, 1 kg de combustible de fusión puede producir entre cuatro millones y 10 millones de veces la energía de 1 kg de carbón, petróleo o gas.

Diferencia clave con otros reactores de fusión

En los últimos años ha habido una especie de competencia científica entre los reactores tokamak o ‘soles artificiales’, especialmente con el de China (EAST) y el de Corea del Sur (KSTAR), los cuales anuncian de vez en cuando sus nuevos récords en cuanto a temperatura y tiempo de duración de la fusión.

Por ejemplo, el mes pasado, el Instituto de Física del Plasma de la Academia China de Ciencias informó que EAST había mantenido un plasma a 70 millones de °C durante 17 minutos. En tanto, dos meses antes, Corea del Sur anunció que su KSTAR se mantuvo en 100 millones de °C durante 30 segundos.

Estos reactores usan deuterio mas no tritio, lo que impide la liberación adicional de neutrones y la consiguiente generación masiva de energía, algo que sí puede lograr el JET.

El otro tipo de experimento que usa tritio y deuterio es el que se lleva a cabo en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) de Estados Unidos, donde apuntan con láseres a una diminuta cápsula que contiene los gases. Este proceso a pequeña escala sirve para la investigación de la fusión, pero no para una aplicación industrial.

La ausencia de tritio en la mayoría de reactores experimentales se debe a su baja disponibilidad.

El deuterio se puede extraer del agua de mar. El tritio, en cambio, se debe conseguir a partir del litio.

Pero esa dificultad se podría superar con las futuras plantas de fusión, que podrán usar sus propias reacciones nucleares para dividir el litio metálico común en tritio y helio. Uno de esos prometedores reactores autosuficientes es ITER.

Listos para el próximo paso: proyecto ITER

Los recientes resultados del JET son claves para la puesta en marcha de ITER, el reactor de fusión nuclear más grande del planeta, actualmente en etapa de construcción en el sur de Francia y en el que participan China, Estados Unidos, Japón, Corea del Sur, la Unión Europea y Rusia.

ITER, programado para comenzar a funcionar en 2035, calentará deuterio y tritio para provocar una fusión que genere hasta 10 veces más energía de la que se necesita para encender el reactor, lo que permitirá mantener un plasma estable y permanente.

Por sus características, el JET es una versión diminuta de ITER, de ahí que el reciente hito conseguido sea tan importante para la comunidad científica.

Mark Wenman, experto en materiales nucleares del Imperial College London, le dijo a The Guardian que, si bien toda esta energía de fusión se liberó durante solo cinco segundos, significa “un hito importante en el camino para demostrar que la fusión es una fuente de energía viable y sostenible para el futuro”.

“Cinco segundos no parecen mucho, pero si puedes encenderlo durante cinco segundos, presumiblemente podrías mantenerlo estable y ardiente durante muchos minutos, horas o días, que es lo que necesitará para una adecuada planta de fusión nuclear. Es la prueba de ese concepto lo que han logrado”, explicó.

Si ITER tiene éxito, lo siguiente será la construcción de una central eléctrica autosostenible. Es decir, la demostración final de que la fusión nuclear es la nueva fuente energética de la tierra.