¿Es la energía nuclear de fusión el verdadero ‘sueño ecologista’?

La humanidad ya está volcada con varios proyectos a nivel internacional de un reactor de fusión comercial para proveer de energía limpia a toda la humanidad; no obstante, el horizonte todavía se ve lejano y plagado de retos.

¿Imaginas una fuente de energía prácticamente inagotable, que necesite muy poco combustible, y que sea capaz de generar millones de veces más energía por unidad de masa que los viejos y contaminantes combustibles como el carbón? Se llama energía nuclear de fusión: ofrece prometedores resultados de eficiencia y, lo que es más importante, con residuos prácticamente inexistentes.

Hace unos meses, el antropólogo y ecologista americano Michael Shellenberg, cofundador de Breakthrough Institute y fundador de Environmental Progress, calificaba en una entrevista con Muy Interesante a la energía nuclear como el “verdadero sueño ecologista”. Como él, otros profesionales versados en la materia depositan sus esperanzas en la fusión como fuente de energía segura e inagotable, con amplias ventajas frente a la fisión, que conlleva una serie de problemas de gestión de residuos que la fusión no haría necesario contemplar.

Según el supervisor de centrales nucleares, ingeniero de Telecomunicaciones y divulgador Alfredo García, más conocido como Operador Nuclear: “La fusión podría ser la solución a todos nuestros problemas energéticos. Tendríamos una fuente casi inagotable de energía, con unos residuos prácticamente inocuos”.

Por tanto, ¿por qué no estamos todos ya disfrutando de energía casi ilimitada gracias a un reactor de fusión nuclear? Fabricarlo no es nada fácil. Aunque los científicos saben cómo llevar la fusión a cabo, se requieren materiales muy resistentes, capaces de soportar miles de grados y una presión y radiación extremas. Pero, especialmente, se requiere financiación.

La humanidad ya está volcada con varios proyectos a nivel internacional para lograr un reactor de fusión comercial para proveer de energía limpia a toda la humanidad; no obstante, el horizonte todavía se ve lejano y plagado de retos.

¿En qué consiste la fusión y en qué se diferencia de la fisión? ¿Cuándo podremos disponer de la energía por fusión? ¿Es esta fuente de energía candidata a mitigar el cambio climático?

A continuación, vamos a responder a esta y otras cuestiones sobre energía nuclear de fusión.

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¿Qué es la fusión nuclear?

Sobre nuestras cabezas, a un viaje de 11 años en avión, ya disponemos de un reactor de fusión con miles de millones de años antigüedad: el Sol. La energía nuclear de fusión se encuentra de manera natural en las estrellas como motor primario del funcionamiento del universo. La fusión es la fuente de energía de las estrellas y el hidrógeno, el elemento más abundante del universo, es su fuente de energía.

La fusión que ocurre en las estrellas, como su propio nombre indica, consiste en la unión de dos átomos de hidrógeno (H) para generar un único núcleo más pesado, de helio (H2). La energía resultante es emitida en forma de radiación al exterior de la estrella, y es lo que desde la Tierra percibimos como luz y calor.

Pero en el interior del Sol, las temperaturas alcanzan los 15 millones de grados. Además, las condiciones de gravedad crean el entorno idóneo para que se produzca la fusión, también llamada energía termonuclear.


¿Qué ventajas tiene la fusión con respecto a otras fuentes de energía?

Antes de sacar conclusiones, deberíamos conocer cómo funcionaría, a priori, un reactor de fusión.

Las reacciones de fusión requieren un elemento fundamental, como ocurre en el Sol: el hidrógeno; en concreto, sus isótopos, el deuterio (D) y el tritio (T). Con el objetivo de que se produzca la fusión de los núcleos, debemos conseguir unas temperaturas elevadísimas, casi recreando las condiciones en el interior de las estrellas, a través de energía cinética.


Combustibles de fusión nuclear

Deuterio

Para obtener tanto deuterio como tritio necesitamos agua. Como recoge la enciclopedia virtual energía-nuclear.net, en el agua de mar, hay una concentración de 34 gramos de deuterio por metro cúbico de agua. Esto quiere decir que la energía que se puede obtener del deuterio de un litro de agua de mar es equivalente a la energía que se puede obtener de 250 litros de petróleo. Teniendo en cuenta que el planeta Tierra está cubierto de agua líquida en tres cuartas partes de su superficie, desde este punto de vista, la fusión puede considerarse una fuente energética, a priori, inagotable.

Tritio y litio

Por su parte, aunque el tritio es menos abundante en la naturaleza, éste se puede obtener a partir de litio, que se encuentra tanto en el agua de mar como en la corteza terrestre. El litio es un mineral que también se usa para la fabricación de baterías destinadas al almacenamiento de energía. El ingeniero nuclear y presidente de Jóvenes Nucleares Pablo García García considera que la cantidad de litio requerida para este fin es de “unos pocos gramos”, lo que no pondría en compromiso a las reservas planetarias de litio, al que muchos llaman ‘el nuevo oro’.

Pero, ¿cómo se consigue crear las condiciones de temperatura y presión idóneas para que se produzca la fusión? Dentro del reactor, sería necesario confinar los átomos en estado de plasma (entendiendo el plasma como el estado de agregación de la materia, similar al estado gaseoso) con la temperatura y densidad lo bastante elevadas y durante un periodo de tiempo concreto.

 

Los confinamientos convencionales no son viables en la fusión; por ello, existen dos métodos de confinamiento aplicados a la energía nuclear de fusión.

-      Energía nuclear de fusión por confinamiento magnético: atrapa a los átomos en un espacio muy reducido al que son atraídos gracias a la acción de un campo magnético.

-      Energía nuclear de fusión por confinamiento inercial: consigue una densidad de plasma y temperatura muy elevada a través del impacto de un haz de láser.


¿Qué proyectos de fusión nuclear hay en marcha?

Como podemos imaginar, fabricar un reactor similar al Sol a escala de la Tierra de la mano del humano es un trabajo arduo.

En la actualidad, la fusión nuclear no es viable, por ahora. Pero existen varios proyectos de investigación tratando de crear este ansiado ‘Sol’ artificial en miniatura, que investigan cómo llevar a cabo ambos tipos de confinamiento. Gracias a la cooperación internacional, se espera que pronto alguno de estos proyectos logre fabricar un reactor nuclear de fusión con usos comerciales, para proveer de energía a la civilización.

En cuanto a confinamiento inercial, los proyectos de investigación más importantes que existen son el NIS, en Estados Unidos; y el LMJ, en Francia. En ambos, la financiación privada tiene un protagonismo mucho mayor que en los siguientes que vamos a mencionar.

De confinamiento magnético, el proyecto de investigación más relevante que existe es el ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, o Reactor Termonuclear Experimental Internacional), de cooperación internacional, y de financiación principalmente pública. La Unión Europa, Japón, Corea, India, China, Estados Unidos y Rusia están volcados en diferentes subproyectos, todos ellos dirigidos a fabricar el primer reactor de fusión comercial, cuya base está instalada en Francia.

Por tanto, ¿para cuándo un reactor nuclear de fusión? Los más optimistas sitúan la frontera, todavía, a mediados de siglo.

 

Perspectivas de futuro

La perspectiva de una fuente inagotable y renovable de energía es una promesa esperanzadora, teniendo en cuenta las pesimistas proyecciones que realizan los expertos sobre el sostenimiento de nuestro actual modelo energético.

El IPCC, máxima autoridad científica mundial en cuestiones relativas al cambio climático, lleva años alertando de consecuencias nefastas para el planeta y sus habitantes del aumento de la temperatura global. Los combustibles fósiles son una fuente energética insostenible, lo que hace necesario que sean progresivamente sustituidas por las energías renovables.

¿Está la energía nuclear de fusión en esta lista de candidatos? Lamentablemente, todo indica que no.

Como reconoce el ingeniero Pablo García: “Estamos lejos de conseguir disponer de energía nuclear de fusión. Para el problema del cambio climático, tenemos que contar con las soluciones de que disponemos ahora, o en un margen de 10 a 15 años. Y la fusión no va a llegar a tiempo”.

Pero, para Pablo, el principal obstáculo es la financiación: “Proyectos de cooperación internacional como el ITER, que es uno de los más importantes esfuerzos de la humanidad, solo cuentan con 15 000  millones de euros de financiación. Puede parecer mucho, pero es muy poco para las dimensiones de la iniciativa".

Más allá de todo esto: aunque la energía nuclear de fusión no esté disponible para formar parte de las medidas de adaptación y mitigación del cambio climático, es relevante por su retorno económico y de conocimiento: “Toda la física y el conocimiento que vamos a generar tiene un retorno económico que ha de ser tenido en cuenta”, explica el ingeniero nuclear Pablo García quien, además, califica así lo que supondría el advenimiento de la fusión como hito tecnológico humano: “Cuando logremos la fusión, será un salto equivalente al de colocar al primer hombre sobre la Luna”.

Pese a que ninguna institución científica cuenta con la energía nuclear de fusión como parte de la mitigación del cambio climático; otros expertos en nuclear sí consideran que la fisión (más problemática por la gestión de residuos) ya forma parte de la solución.

Como detalla nuevamente García: “En España, el 20 % de la energía que se produce proviene de la fisión nuclear. Si cerrásemos hoy todas las centrales nucleares, ese 20 % se ‘rellenaría’ con gas, una fuente energética contaminante”.

Es un hecho. El modelo energético actual ya no es sostenible. Por ello, el esfuerzo humano debe dirigirse a reducir en la mayor medida posible el uso de combustibles fósiles, que deberán ser sustituidos, principalmente, por energías renovables; y, para muchos expertos, la energía nuclear también tiene que salir en la foto. Contamos con nuestro ingenio y cooperación para proveernos de las soluciones a largo plazo que requiere la humanidad; y la fusión, previsiblemente, acabará siendo una de ellas.

 

Este artículo ha sido elaborado con la ayuda de Pablo García García, ingeniero nuclear y presidente de Jóvenes Nucleares.

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Laura Marcos

Laura Marcos

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