P. Rico-La alternativa energética idónea que todavía se explora: la fusión nuclear

Por Rafael Santiago Medina

San Juan, 24 ago (INS).- Se busca en todo el mundo la energización eléctrica sin necesidad de utilizar combustible fósil. La energía renovable, como la solar y del viento (eólica), todavía está en etapas de desarrollo para su eficiencia y rentabilidad.

Todavía las energías solar y eólica son alternativas individuales y comunales a pequeña escala, pero sin posibilidades de configurar una red energética de electricidad nacional a gran escala. Lo mismo sucede con la opción de obtener mediante diferentes métodos energía eléctrica del mar.

Por su parte, la energía eléctrica mediante fisión nuclear acarrea muchos riesgos insuperables y problemas de contaminación residual.

A pesar de que a los métodos energizadores de fisión y fusión les acompañan la misma adjetivación de nuclear, tienen muy poco en común, más allá del hecho de que se manipulan átomos. Empero, en la fusión, a diferencia de la fisión, no se producen residuos radiactivos.

La diferencia en el método de fusión la hace el núcleo de helio, que es un elemento estable, y, por tanto, no radiactivo. También obtenemos un neutrón, que es el que incidirá en el isótopo del litio alojado sobre las paredes del contenedor de la botella magnética para producir nuevo tritio. No se produce nada más.

Este neutrón es esencial, porque su energía (sale disparado con una energía de unos 14 megaelectronvoltios) es la que los científicos quieren utilizar para producir energía eléctrica mediante un conjunto de transformaciones.

Reacción en cadena

Uno de los impedimentos que ha tenido la fusión nuclear en la generación de energía eléctrica es que este neutrón, a diferencia del núcleo de helio que también genera el proceso de fusión, no queda confinado en el interior del campo magnético: el neutrón carece de carga eléctrica, lo que le permite escapar y chocar con las paredes del contenedor. Y esto hace que la reacción se detenga.

Lo peor que puede pasar en estas circunstancias es que el reactor resulte dañado o, incluso, destruido, con el enorme coste económico que podemos suponer. Sin embargo, no se producirá ningún tipo de cataclismo nuclear como los que han tenido lugar en Chernóbil o Fukushima.

La máxima cantidad de energía que se puede liberar a través de una reacción de fusión nuclear está limitada por la cantidad de combustible que se invierte en ella, que normalmente no es muy grande, especialmente en los reactores que recurren al confinamiento inercial. Por eso no tenemos por qué temer ningún tipo de reacción “en cadena”.

Fusiones rentables

El primero de ellos, el magnético, pretende confinar el plasma en el interior de un campo magnético extraordinariamente potente, cuyo objetivo es evitar que los núcleos de deuterio, tritio y helio, que se encuentran -como hemos visto- a una temperatura descomunal, toquen las paredes del contenedor, que no es otra cosa que el recipiente en el que están confinados.

Si esos núcleos tocan las paredes del contenedor, se corre el riesgo de que éste resulte dañado y de que se produzca una reducción de la temperatura que daría al traste con las condiciones necesarias para que la fusión tenga lugar.

Aunque se mantenga el combustible a una temperatura muy elevada para que los núcleos se muevan a velocidades altas, en el gas ionizado, que es lo que realmente es el plasma, no hay la seguridad de que muchas de esas partículas vayan a fusionarse.

De hecho, los físicos recurren a un parámetro, conocido como criterio de Lawson, que es el producto del número de partículas que tenemos, la temperatura a la que están sometidas y, por tanto, la velocidad a la que se están moviendo y el tiempo que somos capaces de mantener esas condiciones en el sistema.

Este parámetro es el que indica a los científicos en qué medida pueden conseguir que las reacciones de fusión nuclear sean rentables desde un punto de vista energético. Esto significa que es necesario recrear las condiciones apropiadas para que sea lo suficientemente alta la probabilidad de que los núcleos de deuterio y tritio se fusionen.

De manera que la energía que necesitamos invertir en el sistema para que tenga lugar un número suficiente de fusiones sea menor que la energía que obtenemos como resultado de esas fusiones.

El Sol lo tiene mucho más fácil por una razón: su enorme masa le permite incrementar la presión a la que están siendo sometidos los núcleos de hidrógeno de su núcleo, y, por tanto, su densidad, mediante confinamiento gravitatorio tanto como para que esa combinación de presión y temperatura dé lugar de forma natural a la fusión nuclear de los núcleos de hidrógeno.

Pero los científicos en la Tierra no pueden recrear esa presión, por lo que nos vemos obligados a trabajar con temperaturas muy superiores a las del núcleo del Sol.

El confinamiento inercial, a diferencia del magnético, no recurre a un campo magnético de una potencia descomunal para evitar que el plasma toque las paredes del contenedor, que tiene forma de “rosquilla” (en realidad desde el punto de vista geométrico es un toroide).

En lugar de utilizar una “botella magnética” lo que propone es usar una cantidad de combustible no muy grande, en forma de pequeña “bola” de deuterio y tritio, y conseguir que implosione, de manera que el material se condense con una violencia tremenda para lograr que la probabilidad de que los núcleos de deuterio y tritio se fusionen sea muy alta.

Confinamiento magnético

Esta técnica, el confinamiento inercial, se ha probado sobre todo en Estados Unidos (en el National Ignition Facility de California), y, aunque inicialmente ha alcanzado buenos resultados, parece que los científicos que están trabajando en ella han tropezado con algunos fenómenos con los que no contaban.

El problema ha sido que en el instante en el que se acercan a la rentabilidad energética (el punto en el que obtenemos más energía mediante la fusión que la que hemos invertido para desencadenarla), la reacción -de alguna forma- se vuelve inestable.

La fusión nuclear mediante confinamiento inercial es, sin duda, una gran idea. Aun así, el confinamiento magnético se conoce desde hace aproximadamente cinco décadas, y durante los últimos 20 años ha experimentado un desarrollo muy notable.

Esto es lo que explica que la mayor parte de los grupos de investigación en fusión nuclear del planeta, incluidos los europeos, estén trabajando en el confinamiento magnético, bien bajo la forma de reactores Tokamak, como ITER, que se está construyendo en el sur de Francia, bien como reactores Stellarator, como el Wendelstein 7-X alemán.

Por esta razón, en adelante las investigaciones se volcarán a los reactores de fusión nuclear que recurren al confinamiento magnético, que son los que, probablemente, llegarán antes a esa ansiada meta que es el diseño de un reactor comercial.

Aunque, obviamente, no hay garantías de que suceda así, por lo que no podemos descartar la posibilidad de que los estadounidenses tengan éxito con el confinamiento inercial. INS

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