Los problemas de la fusión nuclear están cayendo uno detrás de otro. El optimismo arrincona al negacionismo

Los desafíos que plantea la fusión nuclear intimidan. Y es que replicar en nuestro planeta y a pequeña escala las mismas reacciones que tienen lugar en el interior de las estrellas es un reto titánico. Aun así, el ser humano ya ha recorrido una parte muy importante de este camino. Existe la creencia que defiende que en el ámbito de la fusión nuclear apenas hemos avanzado desde la Segunda Guerra Mundial, pero, como veremos en este artículo, no es así. Queda mucho por hacer, pero hemos avanzado muchísimo.

Para que las centrales eléctricas equipadas con reactores de fusión sean viables es necesario resolver problemas con los que aún están lidiando los ingenieros. Y es que los desafíos que plantea la fusión nuclear ahora mismo residen en el ámbito de la ingeniería, y no en el de la ciencia básica. De hecho, España participará activamente en la búsqueda de la solución a uno de estos problemas gracias a IFMIF-DONES (International Fusion Materials Irradiation Facility DEMO-Oriented NEutron Source), la instalación que está en construcción en Escúzar (Granada).

Su propósito a grandes rasgos será desarrollar una fuente capaz de producir neutrones de alta energía con la intensidad y el volumen de irradiación necesarios para poner a prueba los materiales candidatos a ser utilizados en las futuras plantas de energía de fusión. Este es uno de los retos pendientes, pero muchos otros ya han quedado atrás gracias al grandísimo trabajo que han llevado a cabo los científicos en los reactores experimentales, como el ya "jubilado" JET (Joint European Torus), que está alojado en Oxford (Inglaterra). Confiemos en que el reactor JT-60SA de Naka (Japón), y, sobre todo, ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), estén a la altura de las expectativas.

EUROfusion y la Universidad de Texas han hecho dos nuevas aportaciones relevantes

Podemos imaginar de una forma intuitiva un reactor de fusión nuclear como una olla a presión en la que se cocinan dos ingredientes esenciales: deuterio y tritio. Para conseguir que los núcleos de estos dos isótopos del hidrógeno se fusionen y liberen el neutrón que en última instancia nos va a permitir obtener una gran cantidad de energía es necesario confinarlos en un plasma extremadamente caliente. De hecho, para que este proceso tenga lugar debe alcanzar una temperatura de al menos 150 millones de grados Celsius.

Los científicos saben cómo hacerlo, por lo que someter los núcleos de deuterio y tritio a la presión y la temperatura necesarias para conseguir que se fusionen ya no es un problema. Lo que sí representa aún un reto es lograr mantener las turbulencias bajo control. De lo contrario el plasma se desestabilizará, su densidad en las regiones críticas se verá afectada y el sostenimiento de la reacción de fusión a lo largo del tiempo no será posible. Los mecanismos que rigen este proceso son muy complejos, pero poco a poco los físicos y los ingenieros que trabajan en la energía de fusión están consiguiendo entenderlos mejor.

A grandes rasgos lo que pretenden es minimizar la turbulencias para que la pérdida de energía del plasma sea mínima. Dos de las herramientas con las que cuentan estos técnicos son la inteligencia artificial (IA), que está jugando un papel muy importante en la comprensión de los mecanismos que rigen el comportamiento del plasma, y los imanes superconductores ReBCO. De hecho, el reactor de fusión SPARC que está construyendo la empresa estadounidense Commonwealth Fusion Systems (CFS) los utiliza.

Precisamente EUROfusion, la organización europea que se responsabiliza de fomentar y respaldar la investigación científica necesaria para llevar a buen puerto el plan de fusión nuclear europeo, ha hecho recientemente una aportación importante en este terreno. Y es que ha demostrado que en los reactores tokamak, como JET o ITER, es posible utilizar un modo de operación conocido como QCE (Quasi-Continuous Exhaust) que se caracteriza por eliminar las inestabilidades periódicas que se producen en el borde del plasma, y, a la par, sostiene una alta densidad en esta región del gas y preserva un nivel de energía muy elevado. Poco a poco el confinamiento y la estabilización del plasma van dejando de ser un problema.

La otra aportación reciente en la que os propongo que indaguemos brevemente la ha llevado a cabo un equipo de investigadores de la Universidad de Texas y el Laboratorio Nacional de Los Álamos, ambos en EEUU. En el artículo que han publicado en Physical Review Letters estos científicos proponen la creación de un sistema de confinamiento magnético sin fugas diez veces más rápido, según sus cálculos, que el método estándar sin sacrificar un ápice de precisión.

Esta innovación es importante porque contribuye a resolver la contención de las partículas de alta energía dentro del reactor, y, por tanto, a evitar la pérdida de temperatura y densidad en las regiones críticas del plasma. Sí, como he mencionado unas líneas más arriba queda mucho por hacer en el ámbito de la fusión nuclear, pero definitivamente cada día estamos un paso más cerca de la energía de fusión comercial.

Imagen | Fusion For Energy

Más información | EUROfusion | Universidad de Texas

En Xataka | ITER ha encarado uno de los grandes desafíos de la fusión nuclear: evitar que el plasma a 150 millones de ºC destruya el reactor

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