Cada día surgen noticias sobre energías renovables, el hidrógeno, los nuevos impulsos de la fisión y el debate sobre el futuro de los recursos. Afortunadamente, podría haber un futuro, aunque aún lejano, donde todo esto lo verán como un breve periodo de transición, hasta haber llegado a la fusión nuclear, la energía definitiva, limpia e inagotable.

El problema es que, aunque avanzando a paso firme, el camino es largo y lento, por los increíbles retos físicos y tecnológicos para lograr que sea una energía viable, rentable y de generación constante globalmente. Sin embargo, Europa y Japón acaban de lograr otro hito como nuevo paso vital para llegar a la meta. 

Una joya de la ingeniería

La "culpa" la tiene el reactor experimental de fusión nuclear JT-60SA, como etapa para culminar la construcción del ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el descomunal reactor de fusión que lo construye un consorcio internacional liderado por Europa en Cadarache (Francia). El JT-60SA es un reactor tokamak de fusión alojado en Naka, una pequeña ciudad cercana a Tokio.

El camino de la fusión comenzó en 1985 y en 2013 se inició la construcción del reactor de fusión. Con el añadido en 2020 del JT-60SA se dio otro paso fundamental, pero faltaba lograr el hito necesario para seguir por el buen camino. Y Japón y Europa lo han logrado. 

La clave del plasma 

La intención de los científicos involucrados en la puesta a punto del JT-60SA era iniciar las pruebas con plasma lo antes posible. El pasado mes de agosto los ingenieros que trabajan en la puesta a punto de esta máquina lograron refrigerar con éxito el motor magnético del reactor. No era fácil debido a que las temperaturas que es necesario alcanzar para que los imanes y el solenoide central de los reactores de fusión adquieran la superconductividad son extremadamente bajas (-268 ºC y los -256 ºC).

El siguiente paso requería poner en marcha el reactor para llevar a cabo la primera prueba con plasma. Este test crucial se ha llevado a cabo con éxito hace unos pocos días. Durante las próximas semanas continuarán estudiando los resultados que han obtenido y harán más pruebas, culminando cuando hagan público su análisis final el próximo 1 de diciembre.

Las fases de experimentación

La entrada en la primera fase de experimentación permite a los investigadores demostrar la estabilidad de los imanes superconductores que confinan el plasma a alta temperatura cuando se les suministra una corriente elevada. Además, llevarán a cabo pruebas fundamentales, incluida la monitorización de la forma del plasma y el análisis de las impurezas en el núcleo del reactor.

Las siguientes fases de experimentación se centran en el comportamiento del plasma y se ejecutarán para evaluar si las estrategias de estabilización que se implementarán en el ITER son adecuadas. El reactor JT-60SA podrá mantener un plasma de núcleos de deuterio durante 100 segundos con una corriente máxima de 5,5 millones de amperios, lo que proporcionará información valiosa para ITER, que será aún más grande y estable.

La tercera fase busca replicar las condiciones de trabajo de ITER lo más fielmente posible, para prever con precisión el comportamiento del plasma en el reactor de Cadarache; en la cuarta fase, se pretende encontrar los parámetros óptimos de operación para optimizar el comportamiento del plasma en tiempo real y minimizar la pérdida de energía y el transporte de impurezas; y la quinta fase se enfoca en mitigar los posibles riesgos derivados de la operación de ITER.

La tecnología tras la fusión

El proceso de fusión requiere que los núcleos colisionen a altas velocidades, generando temperaturas que superan incluso las del núcleo solar. Durante este proceso, la materia se encuentra en estado de plasma, un gas altamente cargado eléctricamente. 

Para controlar este plasma está la fusión por confinamiento magnético, como el proyecto del ITER, que busca crear un plasma de baja densidad confinado durante largos periodos utilizando campos magnéticos intensos; y la fusión por confinamiento inercial, utilizado en el National Ignition Facility (NIF), que implica la generación de densidades extremadamente altas durante fracciones de segundo, lo que evita que las partículas escapen.

Lo que tienes que saber de la fusión nuclear

La fusión nuclear es el proceso por el que dos núcleos se unen para formar uno nuevo, liberando una gran cantidad de energía. A pesar de su aparente simplicidad en teoría, su control ha demostrado, como has leído, ser un desafío considerable debido a la repulsión mutua de los núcleos cargados positivamente. 

Sin embargo, cuando se logra la fusión de núcleos ligeros, se libera una energía significativa, como lo describe la famosa ecuación de Einstein. La fusión más accesible en la actualidad involucra núcleos de deuterio y tritio, dos isótopos de hidrógeno, liberando una energía sorprendentemente alta.

Para cuándo será viable la fusión nuclear

La fusión nuclear es casi limpia e inagotable. Todo apunta a que será la energía del futuro para varios siglos o milenios, pero aun el camino es largo y ya hay estimaciones de cuándo será una realidad. Muchos expertos señalan el final de este siglo para tener una planta eléctrica de fusión nuclear viable.

Si se resume el concepto de fusión nuclear como emular lo que hace el Sol, el reto es inmenso y es lógico el plazo mínimo de casi un siglo aún, tras 70 años más de desarrollo y estudio que llevan acumulados científicos e ingenieros.