La fusión nuclear: la gran apuesta energética

El sueño de una energía limpia. Eso es lo que promete la fusión. Para ello se deben lograr temperaturas de 150 millones de grados, similares a las de una estrella. Numerosas empresas se han lanzado a la carrera de construir pequeños soles en la Tierra. España participa en uno de los desarrollos más ambiciosos, el ITER. El quinto proyecto más costoso de la historia. Por Philip Berthge

Se llena de agua una bañera y se mete dentro una batería. ¿Qué ocurre? Nada. Pero si se extrae el litio de la batería, se utiliza el agua adecuadamente y se domina el arte de la física, con estos elementos se podría abastecer de energía a una familia durante 50 años.

Este ‘milagro’ es lo que promete la fusión, un fenómeno relacionado con los núcleos de los átomos y que normalmente solo ocurre en el interior de las estrellas.

Traer el fuego del Sol a la Tierra es un viejo sueño de la humanidad. En el centro de investigación nuclear de Cadarache, en el sur de Francia, este sueño está encerrado dentro de gruesas paredes de hormigón. Allí lleva cinco años en marcha el ITER, siglas en inglés del Reactor Termonuclear Experimental Internacional. Un proyecto multimillonario financiado por 35 países.

Por fuera, las instalaciones del complejo no resultan nada chocantes. Sin embargo, aquí se está haciendo historia. Algún día esta central logrará su objetivo: someter los átomos a unas temperaturas tan increíblemente altas que logren fusionar sus núcleos.

El fuego del ITER tiene que arder por encima de los 150 millones de grados, diez veces la temperatura del Sol. Si se consigue, se habrá hecho realidad el sueño de la humanidad: abastecer al mundo con una cantidad increíble de energía limpia.

Grandes inversores

Los expertos calculan que la demanda de energía primaria de la humanidad casi se doblará para finales del siglo. Saciar esa sed no será posible solo con las energías solar, eólica y de biomasa. La única alternativa climáticamente neutra que se contempla, además de la energía atómica, es la fusión.

Ya hay media docena de start-ups empeñadas en encender pequeños soles en la Tierra. Detrás de ellos se encuentran inversores como el presidente de Amazon, Jeff Bezos, o el cofundador de Microsoft Paul Allen.

En esa carrera histórica se encuentra en primera posición el proyecto ITER. La mala noticia: el trabajo en el reactor experimental se ha retrasado cinco años, hasta 2025, y los 15.000 millones de euros calculados para ello no serán suficientes. En Europa, los ecologistas exigen enterrar el proyecto. «El ITER es un sumidero de dinero y llega demasiado tarde; no necesitamos un reactor de fusión«, afirman. Los partidarios de esta tecnología no están de acuerdo: «No hay demasiadas alternativas para producir energía limpia y sostenible», dice Bernard Bigot, el director del ITER. Renunciar a la fusión es «cortoplacista. Si tenemos éxito, conseguiremos una energía climáticamente neutra y disponible en todas partes».

Cuando dos núcleos de hidrógeno se fusionan, se produce un exceso de masa que se transforma directamente en energía, tal y como Albert Einstein describió en su fórmula E = mc2. Como consecuencia, un gramo de este combustible posee el mismo poder energético que ocho toneladas de petróleo. Para desencadenar esta reacción, son necesarias fuerzas hercúleas. La fusión solo tiene lugar bajo unas temperaturas descomunales.

Este mismo proceso ocurre en el Sol y en las bombas de hidrógeno, pero de forma descontrolada. ¿Es posible mantener bajo control el fuego de las estrellas? Los físicos se plantean esta pregunta desde los años cincuenta.

Tan solo agua y litio

En el tokamak, el reactor del ITER, unas bobinas gigantescas producen un potente campo magnético dentro del cual los físicos encierran el hidrógeno, que queda como en una jaula. La materia confinada de esta manera se puede calentar hasta que los núcleos atómicos se fusionan

Los investigadores dominan el arte de controlar los átomos. Eso no es problema. Sí lo es que deben recuperar más energía de la que invierten en el complicadísimo proceso. Para conseguir que el balance energético pase a positivo, el tokamak ha de ser enorme. El reactor debe tener un diámetro de 24 metros y ser capaz de contener 840 metros cúbicos de plasma, hidrógeno a altísima temperatura. Si los números de los físicos son correctos, la máquina tendrá una potencia calorífica diez veces mayor que la necesaria para su funcionamiento.

La materia prima necesaria para el proceso tampoco es problema. Hay más que de sobra. Como carburante utiliza dos isótopos diferentes de hidrógeno: el deuterio, que se puede obtener del agua del mar, y el tritio, que se puede producir con ayuda del litio, sustancia disponible en todo el mundo.

Además, la fusión no se enfrenta a los mismos problemas que la fisión nuclear. Sus defensores aseguran que no se pueden producir accidentes ni aumentos incontrolados de potencia como en una central nuclear.

Una gestión imposible

Tampoco genera basura atómica altamente contaminante. Es cierto que los neutrones que saltan de un lado a otro ‘activan’ las paredes del reactor, como lo denominan los físicos, y que al cabo de un tiempo, esas paredes hay que reemplazarlas. Pero hacen falta cien años para que la débil radiactividad generada cause esos efectos, ni punto de comparación con el tiempo que hay que guardar las barras de combustible atómico quemadas. Con la fusión no necesitamos un almacén permanente , aseguran sus defensores.

Suena bien… si no hubiera detalles sin resolver. El proyecto adolece de un error de nacimiento. no se trata solo de un proyecto científico, sino también de un proyecto de paz. Ahí está el problema. Hace 30 años, el por entonces dirigente de la Unión Soviética Mijaíl Gorbachov y el presidente de Estados Unidos Ronald Reagan acordaron la construcción de una planta de fusión «para beneficio de toda la humanidad». China, la India, Japón, Corea y la Unión Europea (junto con Suiza) se unieron y ahora 35 naciones trabajan juntas. Y tienen que ponerse de acuerdo en cada decisión…

El despacho del director del ITER tiene vistas sobre las obras del reactor. «El proyecto tiene que luchar contra los retrasos , reconoció con cierta contrición el pasado junio en la revista especializada Nature. Añadía que no era posible cumplir los plazos y que, cuando surgen problemas, todo el mundo discute sobre quién tiene que pagar la factura».

«Frustrante es la palabra que utiliza este hombre de 65 años para definir la situación. Al principio se previeron unos de casi 5000 millones de euros. Desde entonces, la cifra se ha triplicado. Bigot afirma que hay que reforzar la toma de decisiones y transformar lo que él denomina la cultura del proyecto». Pero ¿es eso factible? El ITER es un puzle enorme y la organización, una pesadilla total. Muchos especialistas han sucumbido a la frustración y se han buscado la vida por su cuenta. Sin embargo, aunque varias start-ups se han lanzado a la carrera con proyectos mucho más pequeños y económicos, todo parece apuntar a que, de momento, el ITER es el único capaz de hacer realidad el sueño de la fusión. Si le dejan.

La estrella de California.

En el ITER colaboran 35 países. El reto es crear un reactor de fusión nuclear, pero fallos de coordinación y presupuesto hacen que avance con lentitud. Entre tanto, empresas privadas se han lanzado a competir por el mismo objetivo. Una de ellas es Tri Alpha Energy de California (EE.UU). En la foto, el CEO Michl Binderbauer, junto a su reactor. Para lograr que los núcleos de los átomos se fusionen deben producirse temperaturas gigantescas.

Así funciona el reactor de fusión del ITER

1. El reactor, llamado tokamak, consiste en una cámara de combustión con forma de donut en la que se ha practicado el vacío y a la que se rodea con unos imanes de varias toneladas de peso. El campo magnético que genera es 200.000 veces más fuerte que el de la Tierra.

2. En la cámara de combustión se introducen deuterio y tritio ambos son isótopos del hidrógeno, y una potente corriente eléctrica los convierte en un plasma de partículas cargadas. El campo magnético del dispositivo estabiliza el plasma.

3.El plasma se calienta de una forma similar a la de un horno microondas. Progresivamente, se va incorporando deuterio de alta energía hasta que, al alcanzar una temperatura de aproximadamente 150 millones de grados Celsius, se fusiona con el tritio para formar helio. En este proceso se genera un exceso de masa que, de acuerdo con la fórmula enunciada por Albert Einstein E = ~~mc2~~, se transforma en energía. Durante la reacción se forman neutrones libres que son frenados por la cubierta del reactor.

4. El calor se usa para generar vapor de agua, igual que en una central nuclear. Mediante turbinas y generadores, ese vapor se utiliza para producir enormes cantidades de electricidad.

Ventajas

El combustible está disponible en todo el mundo y en cantidades casi ilimitadas. El deuterio está presente en el agua del mar. El tritio se puede generar con ayuda del litio en el reactor.
Es climáticamente neutro, no genera emisiones de CO2.
No produce peligrosas reacciones en cadena como ocurre con la energía atómica.
Son físicamente imposibles accidentes en los que se liberen al medio grandes cantidades de radiactividad
No genera basura altamente radiactiva, por lo que no es necesario construir almacenamientos.