Indudablemente, la fusión es la energía ‘de moda’: los últimos ensayos en China, Corea y, más últimamente, en E.U., han puesto en los titulares de todo el planeta los sacrificios más punteros de los científicos para recrear la energía del Sol acá, en la Tierra y, lógicamente, hacer realidad la promesa de una fuente masiva, limpia, segura y también inacabable. Como dato: desde 2 baterías de litio de móvil y un litro de agua podríamos producir energía para una persona a lo largo de su vida. Ahora, estudiosos europeos (incluidos múltiples laboratorios de fusión españoles) han logrado un nuevo jalón en esta ‘carrera’: establecer con el reactor experimental Joint European Torus (JET) el récord de energía de fusión, produciendo cincuenta y nueve megajulios a lo largo de cinco segundos. Si bien las cantidades puedan parecer pequeñas, se trata de un paso de gigante.
Dentro de las estrellas, millones de toneladas de núcleos de hidrógeno chocan entre sí a tremendas temperaturas y presiones, uniéndose para crear un factor más pesado y poco contaminante, el helio, y neutrones de alta energía. Así es como nuestra estrella produce de forma natural ingentes cantidades de luz y calor. En los futuros reactores de fusión esta reacción se provocará de una manera levemente diferente. Se usarán como comburente isótopos del hidrógeno, deuterio y tritio. En nuestros días, el deuterio se puede lograr del agua del mar. Mas con el tritio es un tanto más complicado: se puede producir desde el litio, que es un factor radioactivo (aunque, de baja activación). En el futuro, la reacción de fusión provocará que se produzca ‘in situ’ y de manera segura dentro de los reactores -sería físicamente imposible que ocurriese un episodio afín al de Chernóbil o bien Fukushima en una planta de fusión, en tanto que en el caso de fallo, la reacción se extinguiría por sí misma-. Mas para eso todavía queda tiempo. Por este motivo, prácticamente todos los ensayos hasta la data, incluyendo los que se hacen en los conocidos ‘Soles artificiales’ chinos, solo operan con deuterio. Mas no todos.
«El JET es el único que puede operar con deuterio y tritio a la vez», explica a ABC Elena de la Luna, estudiosa del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) y jefe de conjunto de la campaña experimental en las instalaciones del JET, situadas en Culham, cerca de Oxford (R. Unido). «Pero este último es bastante difícil de manipular, y por este motivo debe pasar por muchos controles de seguridad». Y eso lleva tiempo: el último experimento en las instalaciones con estos 2 isótopos combinados tuvo lugar en mil novecientos noventa y siete. Entonces se logró llegar hasta los veintiuno con siete megajulios a lo largo de 5 segundos. «Además, tras aquellos ensayos, el JET se embarcó en una campaña de mejoras, incluido la instalación en la primera pared de materiales que se usarán en ITER y a ello le prosiguió una fase experimental donde debimos aprender a usar el JET tras todos y cada uno de los cambios introducidos».
Y de esta forma han pasado más de 2 décadas en las que, de forma paralela, asimismo se han llevado a cabo otras pruebas que han revelado mucho sobre la física de las estrellas. La propia De la Luna ha sido testigo de este camino, así como Emilia Rodríguez Solano, organizadora científica de múltiples ensayos en el JET; Mervi Mantsinen, del Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona; y Eleonora Viezzer, de la Universidad de Sevilla. Las 4 estudiosas españolas que ocupan cargos de coordinación de equipos en el consorcio EUROfusion, que integra a cuatro mil ochocientos especialistas, estudiantes y personal técnico de veintiocho países europeos. «En un ámbito masculinizado como este, hay que poner en valor que 4 mujeres estén al frente de proyectos tan importantes», apunta.
Una ‘rosquilla’ que acumula el plasma candente
Las mejoras de los últimos tiempos estaban dirigidas a que el JET fuera una réplica lo más similar posible al Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), un proyecto internacional (con participación de China, la UE, el país nipón, Corea del S., Rusia, India y USA) que tiene como propósito probar que la energía de fusión puede ser una realidad y el paso anterior para crear una planta de fusión comercial que mande toda esta energía a la red eléctrica de nuestros hogares. ITER se está edificando en Cadarache, una localidad al sur de Francia, y está previsto que comience los ensayos con deuterio y tritio en dos mil treinta y cinco. Y los números que promete son apabullantes: está previsto que en las primeras pruebas alcance los quinientos segundos (algo más de ocho minutos) de trabajo a alta potencia y los mil quinientos (veinticinco minutos) a media potencia, en los dos casos con temperaturas próximas a los ciento cincuenta millones de grados (diez veces la temperatura del centro del Sol) y con ganancia energética (o sea, que la energía generada sea mayor que la requerida para poner la reacción en funcionamiento, un jalón que todavía no se ha logrado).
«El JET es un ITER en pequeño -apunta De la Luna-, a escala diez uno». Los dos son de tipo tokamak, un diseño soviético caracterizado por ser una suerte de ‘rosquilla’ metálica en cuyo interior se genera el ansiado plasma -un gas ionizado donde se genera la reacción de fusión- que se recluye merced a la acción de unos ‘superimanes’ que crean un enorme campo imantado, alcanzando las elevadas temperaturas que se generan dentro del Sol. Mas, además de ser más pequeña, JET cuenta con tecnología más limitada. «Es una instalación con bobinas de cobre instaladas en los años ochenta y que se deben refrigerar, con lo que la duración del plasma con alta potencia de calentamiento está limitado a 5 segundos».
Por eso la reacción a lo largo del experimento, efectuado a fines del año pasado, ‘solo’ se sostuviera a lo largo de ese pequeño lapso. «En realidad, en concepto de estudio de la física, ese tiempo nos deja estudiar el plasma prácticamente de forma estacionaria», apunta De la Luna. Prácticamente tal y como si la reacción, que aún no llegamos a entender completamente, se parase en el tiempo. Esos 5 segundos dejarán explorar de qué forma marcha la fusión en la tierra en condiciones hasta el momento imposibles en los laboratorios y que van a abrir la puerta no solo a mejoras en el ITER, sino más bien asimismo en nuestra entendimiento del planeta. Entonces, ¿JET ha llegado a su límite? «Aún hay muchas incógnitas que descubrir para ITER. Y mientras que prosigue la construcción de ITER, seguro que se nos ocurren nuevas preguntas que pueden ser respondidas con ensayos en JET. Todavía queda mucha investigación por hacer con este dispositivo», apunta De la Luna.
Instalación Nacional de Ignición (NIF), del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (California) – Damien Jemison
Diferencias con otros ensayos de fusión
‘SOLES ARTIFICIALES’ CHINOS
China ha invertido mucho en energía de fusión en los últimos tiempos. Su ‘joya de la corona’ es el tokamak superconductor avanzado experimental (EAST), que logró mantener el plasma a lo largo de mil cincuenta y seis segundos (diecisiete minutos) a una temperatura de setenta millones de grados Celsius. Si bien estos datos puedan parecer considerablemente más interesantes que los del JET, la hazaña tiene ‘truco’: en el EAST solo se empleó deuterio, con lo que no se produjeron niveles elevados de energía de fusión.
LÁSERES ESTADOUNIDENSES APUNTANDO A UN DIMINUTO PUNTO
Hace apenas un par de semanas, la gaceta ‘Nature’ publicaba las conclusiones del experimento del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (California), en la Instalación Nacional de Ignición (NIF), que lograba lograr los 0,17 megajulios de energía (una cantidad que se acrecentó en pruebas siguientes, alcanzando los uno con tres megajulios). Además de la evidente diferencia de potencia entre lo logrado por el NIF y el JET, los dos registran otras distinciones: mientras que el modelo europeo es de tipo tokamak y usa los superimanes para crear campos imantados que recluyan el plasma (y que sería más simple de aplicar en futuros modelos comerciales), el estadounidense se fundamenta en el confinamiento inercial, apuntando múltiples potentes láser a un punto microscópico (realmente útil para la investigación básica, mas con menos recorrido para aplicarse en reactores conectados a la red).
«Este experimento prueba que la energía de fusión es posible y nos acerca un paso más a ella», aseveró a lo largo de la conferencia de prensa de oresentación de resultados Joe Milnes, jefe de operaciones del laboratorio del reactor. «Hemos probado que podemos crear una ‘miniestrella’ en nuestra máquina y sostenerla allá a lo largo de 5 segundos, consiguiendo un alto desempeño, lo que verdaderamente nos lleva a un nuevo ámbito», aseguró.
<iframe width=»560″ height=»315″ src=»https://www.youtube.com/embed/H99hvPlC4is» title=»YouTube vídeo player» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen style=»width:100 por ciento ;height:100 por ciento ;»></iframe>
La próxima cuestión lógica es: ¿en qué momento, al fin, vamos a poder emplear la energía de las estrellas para cosas tan terrestres como encender la luz de la cocina? «Europa se ha propuesto que la fusión sea una fuente de energía más a fines de este siglo -apunta De la Luna-. La sociedad debe ser paciente. Desde el instante en que el humano comenzó a soñar con la posibilidad de volar hasta el momento en que hubo vuelos regulares pasó un tiempo. Mas el día de hoy es una realidad cotidiana».