¿Es la fusión nuclear una solución viable ante la crisis energética?

Desde hace varias décadas la humanidad tiene puesta su esperanza en la fusión nuclear como método de obtener electricidad de manera ilimitada y limpia. Varios países han anunciado avances en el campo, incluso se habla de que existe una carrera para dominar esta milagrosa tecnología. Al respecto, científicos chinos están trabajando en un proyecto con un enfoque de costo comparativamente bajo y, después de un año de experimentos, la técnica parece prometedora. ¿Tecno optimismo o posible solución a la crisis energética y climática?

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“Para 2026, una nueva generación de instalaciones laser a gran escala estará terminada o casi terminada en China. Llevarán el juego a un nivel completamente nuevo”, aseguran científicos chinos.
¿Es la fusión nuclear una solución viable ante la crisis energética?

Aunque suene a ciencia ficción, numerosos científicos de varios países están desarrollando proyectos para replicar el proceso energético que se da, nada más y nada menos, que en el sol. Algo que, si se consiguiera, sería capaz de generar “una fuente de energía inagotable y sostenible”. Sí, estamos hablando concretamente de la fusión nuclear, y tal y como señala el South China Morning Post, los científicos chinos han conseguido avances importantes en la materia.

Después de un año de experimentos, los científicos del Instituto de Física de la Academia China de las Ciencias de Pekín han afirmado, según menciona El Confidencial, que “su método de fusión por láser es de bajo coste en comparación con el americano y que creen que es posible usarlo para conseguir la fusión sostenida para la producción de electricidad a gran escala”. 

¿Qué es la fusión nuclear?

Las centrales nucleares actuales generan electricidad mediante la fisión nuclear, es decir, mediante la energía que se libera al dividir ciertos átomos. Este proceso, además de producir calor y en última instancia electricidad, también crea peligrosos residuos radioactivos.

Por su parte, la fusión nuclear implica la combinación de núcleos atómicos para producir electricidad. Según los defensores, las tres ventajas de la fusión serían las siguientes:

  1. Los desechos crean muchos menos problemas que los provenientes de la fisión.
  2. Abundancia –y buen precio– de materias primas, principalmente del isotopo de hidrógeno deuterio 
  3. Si una instalación dejará de funcionar se apagaría inmediatamente, sin peligro de fusión no nuclear.

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Fusión de deuterio con tritio, por la cual se producen helio 4 y se libera un neutrón. Fuente: Wikipedia. 

 

Sin embargo, superar la repulsión natural entre los núcleos atómicos y mantener las condiciones adecuadas para que se produzca la fusión no son tareas sencillas. Y hacerlo de una manera que produzca más energía de la que consume la reacción ha estado más allá del alcance de las mejores mentes de la física durante años.

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En distancias cortas la interacción nuclear fuerte (atracción) es mayor que la fuerza electrostática (repulsión). Así, la mayor dificultad técnica para la fusión es conseguir que los núcleos se acerquen lo suficiente para que ocurra este fenómeno. Las distancias no están a escala. Fuente: Wikipedia 

 

Uno de los mayores proyectos actualmente es el del Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER) que se está construyendo en el sureste de Francia. Su coste de construcción es de 22 mil millones de euros y el gasto está siendo cubierto por los gobiernos de la UE, EE. UU., China y Rusia. Se calcula que debería entrar en funcionamiento en 2025.

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¿Qué avances han logrado los científicos chinos?

Vamos parte por partes. Tal y como ocurre en la National Ignition Facility (NIF) estadounidense, los científicos chinos utilizan láseres para producir la reacción de fusión.

En vez de disparar 100 rayos láser de altísima potencia que ocupan el espacio de tres campos de futbol americano sobre un volumen de un balón de fútbol de verdad, el sistema chino es más compacto y barato. Según sus desarrolladores, se inspira en un proceso desarrollado por el físico chino Zhang Jie en 1997 que emplea rayos láser mucho menos potentes y, por tanto, mucho más económicos de fabricar y operar. En teoría, al ser menos potentes, la obtención del rendimiento neto de energía en la fusión también sería más fácil que en el NIF – El Confidencial

Concretamente, según mencionan desde El Confidencial, los rayos del sistema probado en un laboratorio de Shanghái “se enfocan sobre dos conos de oro microscópicos enfrentados por sus puntas”. De esas puntas “sale un plasma de hidrógeno que, al colisionar en un punto del espacio hace que los átomos de hidrógeno se fusionen y produzcan energía”.

Aunque el oro se vaporiza por la altísima energía generada, los científicos chinos afirman que tienen la solución que “garantiza la producción de energía continúa”. El líder del proyecto, Zhang Zhe, subraya que “los conos se pueden producir en masa y cargar como balas en una máquina que rotará y disparará como una pistola Gatling”.

Además, Zhe afirma que el coste para la producción de electricidad a gran escala es “extremadamente pequeño”, ya que “de un pequeño grano de oro se pueden hacer miles de estos conos”.

El líder del proyecto y su equipo aseguran que el progreso de la experimentación en el último año ha sido “considerable”. Cuentan con un limitado presupuesto de 156 millones de dólares, que suena ridículo comparándolo con la elevada cuantía de 22 mil millones de dólares del ITER.

A pesar de las dificultades, Zhe subraya que están progresando paso a paso. “Para 2026, una nueva generación de instalaciones laser a gran escala estará terminada o casi terminada en China. Llevarán el juego a un nivel completamente nuevo”, sentencia.

Como parte de su plan de convertirse en un líder en el campo tecnológico, China construyó en 2019 un reactor de fusión nuclear con capacidad para alcanzar temperaturas de 100 millones de grados. Bautizaron al dispositivo como Tokamak Superconductor Experimental Avanzando (EAST). El reactor marcó un hito aquel mismo año al mantener la fusión nuclear durante 10 segundos antes de agotarse. En junio de 2021 estuvo en funcionamiento 101 segundos.

Sin embargo, se afirma que un reactor tiene que mantener las condiciones necesarias para que se dé la fusión de forma indefinida, o al menos durante “pulsos” de ocho horas durante los periodos de máxima demanda de electricidad.

En los últimos años a nivel mundial se han superado algunos desafíos técnicos importantes y los gobiernos de todo el mundo están invirtiendo dinero en la investigación sobre la energía de fusión. Actualmente, además, existen más de 20 empresas privadas en el Reino Unido, EE.UU., Europa, China y Australia que compiten por ser las primeras en materializar el sueño de producir energía a partir de la fusión.