La fusión nuclear, la esperanza de un futuro consumo energético sin contaminación, es hasta la fecha una investigación internacional a gran escala. El ITER en Europa ocupa algo más de 180 hectáreas y España albergará también en Granada un proyecto de gran tamaño. Dimensiones titánicas contra las que compite una pequeña startup de unos 10 empleados en Seattle, en cuyo laboratorio se está desarrollando un reactor de fusión nuclear "no más grande que una fiambrera" con tecnología que se puede encontrar en cualquier casa.

Mientras, los científicos persiguen generar más energía de la que se necesita para crear fusión nuclear, lo que se conoce como energía neta o salida positiva y en centros cada vez más pequeños. Los fundadores de Avalanche Energy se han marcado un objetivo tan difícil como pequeño para llevar esta energía límpia a cada hogar, empresa o cohete.

Robin Langtry y Brian Riordan, dos exingenieros de la empresa espacial de Jeff Bezos, Blue Origin, decidieron dejar de mirar al espacio para ayudar a proteger la Tierra con Orbitron su pequeño reactor de fusión en desarrollo. "Sabemos que no arreglaremos el clima con la tecnología existente o simplemente creando un generador de fusión que funcione. La única opción es crear tecnología más limpia, más barata, más móvil, más flexible, más densa en energía y simplemente mejor que la que se haya creado hasta ahora" dice la compañía.

Una reacción de fusión no libera gases de efecto invernadero y, a diferencia de la fisión nuclear, no produce desechos radiactivos de vida prolongada. Además, los elementos que se necesitan son muy abundantes en la tierra, pero aún no está lista para llegar a las casas y jubilar a la fisión y demás fuentes energéticas, por muy renovables que sean.

De casa al espacio

La fusión nuclear es una reacción en la que dos núcleos de átomos ligeros, por lo general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen formando un núcleo más pesado y liberan energía. Esto es lo que ocurre en el Sol cuando, al fusionarse los núcleos de hidrógeno, se forma helio, liberando una gran cantidad de energía en forma de radiación electromagnética, que los seres vivos perciben en la Tierra en forma de luz y calor.

Pero esta fusión no es fácil de producir y menos aún hacerlo de forma controlada. "Estamos persiguiendo el santo grial de la energía limpia a una escala que solo se ve en la ciencia ficción", reconocen en su web los responsables de Avalanche Energy. Para ello, es necesario que la fuerza de atracción de los dos núcleos que deben unirse supere las fuerzas de repulsión electrostática que los mantiene a una distancia prudencial.

De ahí que, hasta ahora, se hayan emprendido grandes proyectos bajo tierra con potentes imanes, láseres y altas temperaturas. Pero, si esta tecnología a gran escala tiene aún problemas por resolver, resulta aún más sorprendente que estemos hablando de reducir su tamaño a un equipo que se podría definir como portátil. En la siguiente imagen se puede observar la descomunal diferencia de dimensiones entre Orbitron y un tokamak, una cámara toroidal con campo magnético generado por grandes imánes como la que se usa en el ITER.

La propuesta de Avalanche Energy se enfoca en crear una fuente de energía que pueda nutrir reducidos equipos electrónicos, como pueden ser los coches de un aparcamiento o los electrodomésticos de una casa. Los fundadores de la compañía explican en Canary Media que buscaban condensar la fusión en un equipo no más grande que un extintor de incendios.

Su diseño modulable plantea la posibilidad de generar solo la energía que se necesita, entre 5 kW y 15 kW. De esta forma, se puede utilizar en casa para poner a funcionar los electrodomésticos o usarlo en un aparcamiento para cargar varios coches eléctricos.

Igualmente, sería posible agrupar un gran número de estos minirreactores para producir energía límpia a escala de megavatios, alejandose de ese uso hogareño para apuntar a objetivos más potentes. Incluso han recibido una subvención de la Unidad de Innovación de Defensa de Estados Unidos para utilizar su tecnología en un prototipo de motor de fusión que servirá de propulsor espacial.

¿Cómo funciona Orbitron?

Para poder comprimir un 'pequeño sol' en un reactor de este tamaño, los ingenieros plantean una nueva forma de crear fusión nuclear sin depender de enormes imanes o láseres ni elevadas temperaturas. En su lugar, parten de la base de un reactor de fusión electrostático diseñado por Tom McGuire, el ingeniero aeroespacial de Lockheed Martin.

Dentro de Orbitron, unos cañones lanzan a gran velocidad los iones de deuterio (isótopos de hidrógeno) hacia una trampa. Los iones quedan atrapados en un campo electrostático justo en el núcleo del reactor. Para productir el plasma, un generador de alta tensión recrea las condiciones necesarias. En este entorno, los iones orbitan, colisionan y se fusionan liberando energía.

Además de su reducido tamaño y su posible uso doméstico, otro de los aspectos sorprendentes de este proyecto es la utilización de equipos más corrientes. Avalanche Energy emplea en este proceso una técnica de confinamiento de electrones que se encontraría en los hornos microondas que se usan a diario en las casas.

De igual manera, la tecnología electrostática para atrapar los iones se utiliza de forma habitual en espectrometría de masas comercial, un dispositivo que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos. En definitiva, dos equipos electrónicos ya existentes y de bajo coste que han encontrado un nuevo campo donde ser de gran utilidad.

Desafíos

El proyecto sigue en una fase inicial, superando obstáculos y desafios pasito a pasito. Desde sus inicios en 2018, han avanzado con cautela en la investigación para desarrollar esta tecnología, en 2021 abrieron sus instalaciones en Seattle y en el mes de maro de 2022 consiguieron generar sus primeros neutrones mediante fusión. 

Aún así, "sigue siendo un proyecto de investigación", como explicaron Langtry y Riordan en una entrevista para GeekWire. Ahora mismo lo que se plantean es agregar imanes al sistema para crear un reactor de mayor densidad capaz de producir más energía. 

Su mayor desafío será crear un voltaje lo suficientemente alto, del orden de 600.000 voltios, en un espacio tan reducido para que funcione. Para que se haga una idea, la batería de un automovil de combustión ronda los 12 voltios y la corriente de una casa tiene 220 voltios.

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