Entre los físicos e ingenieros especializados en fusión nuclear corre el chiste de que la energía limpia, inagotable y barata por este procedimiento está a 30 años de distancia… y siempre lo estará. Ninguno de los expertos duda de que esta es una de las fuentes de energía del futuro, quizá incluso la fuente de energía del futuro. Pero ese futuro aún es lejano, y el anuncio previsto para hoy en EEUU que están destacando los medios no lo va a acercar.
Recordemos los conceptos básicos (más sobre fusión nuclear aquí): se trata de crear aparatos que simulen el proceso natural que tiene lugar en el Sol, la fusión de núcleos de hidrógeno (o de sus isótopos deuterio y tritio) para formar helio y liberar energía. Para ello es necesario calentar el hidrógeno a millones de grados, de modo que los átomos pierdan los electrones y se forme una nube de núcleos, un plasma que permita la fusión de esos núcleos. La fusión emite radiación en forma de neutrones, pero no genera residuos materiales radiactivos. Existen dos tipos principales de reactores de fusión, los tokamak, con forma de rosquilla, y los stellarator, parecidos a una cinta de Moebius (de estos últimos tenemos uno en España, el segundo mayor de Europa, en el CIEMAT). En ambos casos el plasma se mantiene confinado por magnetismo.
Creo que lo que sigue se explica mejor en forma de preguntas y respuestas:
Una parte de las instalaciones de la National Ignition Facility en California. Imagen de Lawrence Livermore National Laboratory.
Si todo es tan fabuloso, ¿por qué no tenemos ya energía de fusión?
La energía de fusión no tiene ningún problema físico de principios fundamentales, pero sí muchos de ingeniería. El primero y más esencial es conseguir una ganancia de energía neta, es decir, que se obtenga más energía de la que hay que invertir para conseguir la fusión. Pero no es el único: según los expertos, además todavía hay que conseguir mejoras importantes en la protección del reactor contra los neutrones, en la estabilidad del plasma y otros.
¿Qué va a anunciarse hoy en EEUU?
Según se ha filtrado a los medios, lo que hoy se anunciará es que el reactor experimental de la National Ignition Facility (NIF) en el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de California ha conseguido alcanzar una ganancia neta de energía de uno. Es decir, que la energía invertida iguala a la liberada. Esto se logra cuando se alcanza la llamada ignición de fusión, momento en el que el proceso es autosostenido. Pero como veremos, hay una pequeña trampa.
¿Es la primera vez que se consigue esto?
De hecho, no. Ya en 2021 los investigadores de la NIF anunciaron que lo habían logrado, y lo publicaron. Pero luego no se consiguió repetir. Sería de esperar que lo que vaya a anunciarse hoy es que por fin han conseguido replicarlo. Habrá que esperar a los detalles.
¿Será el reactor de EEUU la solución definitiva?
Según los expertos, no. El reactor del LLNL es un tipo de reactor diferente a los tokamak y los stellarator que no emplea confinamiento magnético del plasma, sino el llamado inercial. Se trata de bombardear una bolita o cilindro de combustible de deuterio y tritio con rayos de alta energía, normalmente láseres. La NIF utiliza 192 láseres simultáneos. Pero aunque este es un tipo de solución experimental válida, no es práctico para futuras plantas comerciales de energía. Primero, habría que fabricar esas bolitas o pellets a escala industrial. Segundo, haría falta una máquina que los estuviera continuamente reponiendo, con los láseres disparando en ráfaga como las naves de Star Wars. Y para ese pellet de tamaño minúsculo, como un alfiler, hace falta una instalación que ocupa un edificio entero. Y por último, además está la trampa.
¿Cuál es la trampa?
La trampa es que, previsiblemente, lo que han conseguido los investigadores es una ganancia de energía de uno relativa a la energía que aportan los 192 láseres al incidir en el pellet. Pero estos láseres son muy ineficientes; en realidad la energía necesaria para hacerlos operar es mucho mayor que la que estos inyectan en el pellet de combustible. Si no me fallan las cifras, creo que solo en torno al 10% de la energía de los láseres acaba llegando al pellet. Por lo tanto, para que de verdad hubiese una ganancia neta de energía en todo el proceso que abriese la puerta a un uso comercial como fuente de energía, sería necesario que la obtenida en la fusión no solo igualara a la de los láseres, sino que fuera varias veces mayor.
Entonces, ¿cuáles son las opciones más próximas a una futura energía de fusión?
En la localidad francesa de Cadarache se construye, desde hace tantos años que ya ni nos acordamos de cuántos, el ITER, el tokamak más grande del mundo, un proyecto de colaboración entre la Unión Europea, EEUU, Rusia, China, India, Japón, Corea del Sur y Suiza. El ITER no será una instalación comercial, pero está destinado a ser el precursor de las futuras instalaciones comerciales. En 2020 por fin comenzó a ensamblarse el tokamak, y está previsto que se termine y se empiece a inyectar plasma en 2025, aunque estas previsiones deben cogerse con pinzas. Según los planes actuales, en los años 30 el ITER podría estar operando, y se calcula que quizá en la década de los 50 podríamos tener por fin instalaciones comerciales funcionando.
Aparte de esto que conocemos, está lo que no conocemos: la incógnita china. Recientemente China ha anunciado la construcción de una enorme planta que pretende generar energía de fusión para 2028. Esta es una fecha que los expertos han considerado como una loca fantasía según el progreso de estas tecnologías en Occidente; pero ya se sabe, China siempre es una incógnita.
Hasta ahora, esto es lo previsible del anuncio de esta tarde. Si hay alguna variación importante seguirá una actualización.