“Un hito”, es según el Departamento de Energía de EE.UU. Confirma que investigadores en California lograron producir 3,15 megajulios de energía con fusión nuclear calentando una cápsula de combustible con 2,05 megajulios de energía láser. Eso no es mucho en términos absolutos: 1 MJ es lo que se necesita para hervir unos pocos litros de agua, pero es la primera vez que una reacción de fusión produce más energía de la que cuesta. “Esa es una condición esencial si alguna vez queremos utilizar la fusión nuclear como fuente de energía”, dice el físico de plasma Dirk Van Eester (Royal Military School). “Así que este es un logro importante”.
En la fusión nuclear, los núcleos de hidrógeno se fusionan para formar un núcleo de helio, un proceso que libera una enorme cantidad de energía. Para lograr esto, se deben vencer las enormes fuerzas de repulsión entre los núcleos atómicos, y esto solo es posible a muy alta presión y temperatura. Es el proceso que subyace a la energía producida por el sol y otras estrellas. Debido a que la fusión nuclear no produce desechos radiactivos de vida prolongada y puede producir una gran cantidad de energía a partir de un combustible poco abundante, algunos dicen que es la fuente de energía definitiva.
En el sol, la enorme gravedad hace que los núcleos atómicos se fusionen. Sin embargo, imitar las condiciones del sol en la Tierra no es tarea fácil. Y debido a que se necesita tanta energía para crear las condiciones adecuadas para la fusión, hasta hace poco resultó imposible obtener más de lo que absorbía. Los estadounidenses experimentaron con la llamada ‘fusión inercial’, en la que los núcleos de hidrógeno se encierran en una pequeña cápsula que se calienta con láseres. En lo que sigue, la cápsula se vaporiza y el combustible implosiona, dando como resultado una reacción de fusión que dura varias mil millonésimas de segundo.
“Un importante paso adelante a escala de laboratorio”, dice Vincent Massaut, afiliado al centro de estudios nucleares SCK. “Al mismo tiempo, la producción de electricidad con fusión nuclear inercial aún está muy lejos”. Aunque solo sea porque estamos hablando de órdenes de magnitud completamente diferentes. “Los investigadores ahora pueden permitir que tal reacción tenga lugar en su laboratorio una vez al día, porque todo el sistema debe ajustarse cada vez. Mientras que en un reactor con el poder de Doel 3, se tendrían que disparar mil cápsulas por segundo”.
Una nota al margen importante también es que el experimento solo produjo energía neta si observa el último paso de todo el proceso. Si se aleja, la ganancia se evapora, porque se necesitaron alrededor de 400 MJ de energía eléctrica para producir los 2,05 MJ de energía láser. Esto se debe a que los láseres son muy ineficientes. “Y no veo de inmediato cómo pueden resolver ese problema”, dice Van Eester.
Eterno por dentro de 30 años
Si alguna vez queremos cocinar y conducir con electricidad generada por fusión, es posible que tengamos que adoptar un enfoque diferente. En un llamado tokamak, un reactor en forma de rosquilla, los átomos de hidrógeno se calientan hasta formar un plasma, un gas con carga eléctrica, en el que tienen lugar las reacciones de fusión. Fuertes campos magnéticos mantienen ese plasma en su lugar. A principios de este año, los científicos del reactor piloto británico-europeo JET (Joint European Torus) lograron producir 59 MJ de energía con una reacción de fusión de cinco segundos a 150 millones de grados. Habrían necesitado tres veces más energía para hacer eso.
El reactor ITER que se está construyendo en el sur de Francia tiene la ambición de iniciar una reacción de fusión que se sostenga por sí misma durante un período de tiempo más largo, sin necesidad de agregar energía al sistema. Eso debería producir diez veces más energía de la que se le inyectó.
Los tokamaks se enfrentan a sus propios desafíos. Por ejemplo, se necesita mucha electricidad para calentar el plasma y generar los poderosos campos magnéticos que deben mantener el plasma bajo control. La pared del reactor debe resistir las temperaturas extremas y las colisiones de neutrones que se liberan durante la reacción de fusión. “Sin embargo, los obstáculos técnicos parecen menores que los obstáculos para ampliar la fusión por inercia”, dice Van Eester.
En cualquier caso, el ITER aún no generará electricidad con la energía producida. Esa será la tarea de una próxima generación, aún más grandes actores de demostración. Según Eurofusion, el consorcio de institutos europeos de investigación de fusión nuclear, si todo sale según lo planeado, podrían estar allí alrededor de 2050. Pero la fusión nuclear siempre ha sido ‘para dentro de 30 años’, bromean a veces los críticos. ¿Y la tecnología seguirá estando a tiempo? “Definitivamente estamos dando pasos hacia adelante”, dice Van Eester. “Creo que una fuente de energía limpia, que ocupa mucho menos espacio que la energía renovable, siempre podrá hacer una contribución valiosa”.
Según el experto en energía Pieter Fingerhoets, quien recientemente investigó con colegas de VITO/EnergyVille cómo podría ser el futuro sistema energético, la tecnología nuclear aún puede tener un papel, limitado, en esto. “Entonces, una pregunta importante no es solo si la fusión podrá generar electricidad neta, sino también si esto se puede hacer de manera rentable”, dice Fingerhoets. “Todavía estamos muy lejos de eso”.