¿Es la fusión nuclear la gran esperanza energética?

La humanidad es es un gran sumidero energético, uno que cada vez absorbe más y más. Incluso aunque nos empeñemos en no renunciar a ellos y en seguir emponzoñando la atmósfera terrestre, llegará el día, aunque todavía algo lejano, en que combustibles como el petróleo, el carbón o el gas se agoten. La Tierra, no lo olvidemos, es un sistema finito.

Hambrientos y necesitados de energía, buscamos con ahínco otras fuentes energéticas. “Renovables”, las denominamos. Limpias, que no contaminen, como utilizar la fuerza del viento (aerogeneradores) o la radiación solar (paneles solares) para producir electricidad. Pero éstas, útiles como son ya, plantean el grave problema del almacenamiento de la electricidad que producen.

También está la energía que utiliza la fisión nuclear del uranio, aunque el isótopo fisionable, el Uranio-235, es muy poco abundante comparado en el Uranio-238, de ahí que sea necesario “enriquecerlo” para utilizarlo.

El mayor éxito de la utilización de la energía de fusión hasta la fecha ha sido en el campo militar

Son muchos los que se oponen a este tipo de energía, especialmente después de accidentes como los que tuvieron lugar en Fukushima (2011) o Chernóbil (1986). No obstante, recientemente la Comisión Europea ha propuesto calificar a la energía nuclear de fisión, junto con el gas, como energías “verdes” hasta al menos 2045, con el argumento de que son necesarias en el periodo de transición hacia una generación de energía sin emisiones de dióxido de carbono, para que esto se produzca sin excesivos traumas debidos a carencias energéticas.

La razón es que la fisión no produce dióxido de carbono, sí, como sabemos, residuos radiactivos de muy larga duración. Pero existe otro proceso nuclear, que no origina semejantes residuos y cuya eficiencia energética es superior no solo a la de la fisión sino a cualquier otro método: la fusión nuclear.

Esta tiene lugar cuando dos isótopos del hidrógeno –el deuterio y el tritio (uno tiene en su núcleo dos neutrones y el otro tres, mientras en el hidrógeno únicamente hay uno)– reaccionan produciendo el siguiente elemento más sencillo después del hidrógeno, el helio, además de un neutrón y una gran cantidad de energía.

La “materia base”, el hidrógeno, es prácticamente inagotable en la Tierra (el agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno). Para hacerse una idea de lo poderosa que es esta reacción, diré que la energía de fusión de un kilogramo de deuterio es suficiente para elevar 600 barcos de 50.000 toneladas a un kilómetro de altura.

La combustión de deuterio en el Sol es de aproximadamente 600 millones de toneladas por segundo, dando origen a algo menos de 600 toneladas de helio más una cantidad descomunal de energía.

El mayor éxito de la utilización de la energía de fusión hasta la fecha ha sido en el campo militar. El 31 de enero de 1950, el presidente Harry Truman anunció que Estados Unidos comenzaría un programa de investigación y desarrollo destinado a producir una bomba basada en la fusión nuclear, una bomba de hidrógeno.

Dos años y nueve meses después, Estados Unidos hacía explotar una bomba 1.000 veces más potente que las de 1945. Pero una bomba, ya sea de fisión de uranio o de plutonio, o una fusión de hidrógeno, emite energía descontrolada, imposible de utilizar para fines pacíficos.

Fruto de la decisión de Truman, en 1951 se crearon en la Universidad de Princeton dos laboratorios dedicados a la fusión: uno, denominado “Matterhorn B” (la B de bomba), dirigido por John A. Wheeler, veterano del Proyecto Manhattan, que estaba convencido de la necesidad de disponer de superbombas, y el otro “Matterhorn S” (la S de Stellator, la “Máquina de las estrellas”, el nombre con el que se bautizó al instrumento desarrollado para estudiar los plasmas de fusión).

Dirigido el segundo por el astrofísico Lyman Spitzer que, dada su especialidad – uno de los objetivos de la astrofísica es estudiar los procesos responsables de la energía que emiten las estrellas–, ese laboratorio se ocupaba de las reacciones termonucleares controladas. El problema que se planteó es que a las temperaturas en que se produce la fusión, ¿qué contenedor podría almacenar la materia prima (los núcleos de deuterio y de tritio)?

Desde luego, no contenedores “materiales”, sino otros cuyas “paredes” son, en realidad, campos magnéticos. En 1968, un grupo soviético consiguió “confinar” en un tokamak –una cámara con forma de toroide y bobinas magnéticas en la que se produce un fuerte campo magnético helicoidal– un plasma (estado de agregación de partículas cargadas eléctricamente) a la temperatura de diez millones de grados centígrados durante un milisegundo (10-3 segundos).

Solamente tras décadas de mejoras fue posible disponer de un tokamak que superase ese resultado: a finales de 1993, en la Universidad de Princeton se logró confinar un plasma de isótopos de hidrógeno a la temperatura de 300 millones de grados centígrados, durante un segundo, para producir diez millones de vatios de potencia; pero este tokamak consumía más energía para calentar y confinar el plasma de la que producía.

En 1986 se había establecido un proyecto internacional con el propósito de conseguir una fusión que produjese de manera controlada un saldo positivo de energía: el ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, o Reactor Termonuclear Experimental Internacional). Constituido por un consorcio integrado por la UE, Rusia, EE.UU., Corea del Sur, China, India y Japón, la sede operativa se encuentra en Cadarache (Francia) y debe entrar en funcionamiento en 2025.

Hace unos meses, el 5 de septiembre de 2021, el Massachusetts Institute of Technology anunció que en uno de sus laboratorios se ha conseguido poner en funcionamiento un electroimán que produce el campo magnético más grande jamás obtenido en la Tierra. Lo que esto significa para “confinar” el plasma nuclear es evidente.

Más recientemente, el 9 de febrero de este año, otro gran centro europeo dedicado a la fusión, el Joint European Torus, situado cerca de Oxford (Inglaterra), ha anunciado que ha conseguido batir el récord, doblándolo, que existía desde 1997 (se había conseguido allí mismo) en la obtención de energía mediante fusión: 59 megajulios durante 5 segundos. “La fusión constituye la última fuente de energía limpia. La cantidad de energía que produce cambiará todo”, ha declarado María Zuber, vicepresidenta para investigación del MIT. Tiene razón. Cuando se consiga, claro.