Fusión nuclear, la gran esperanza energética

Imaginemos que tenemos un pequeño objeto del tamaño y la forma de un donut, pero recubierto de un material que seguramente sea un tipo de cerámica. Imaginemos que tenemos dos, uno colocado en nuestro coche y el otro en algún lugar de la casa. Nada especial, todo muy simple. Lo colocamos en la posición correcta en ambos casos, lo encajamos en un pequeño aparato, también cubierto de cerámica, y ya está. Tenemos energía en el coche para varios años. Nada de cargar pilas, ni gasolina, ni gas, ni nada. Solo un poco de agua cada año. La autonomía ya no es una variable relevante, podemos recorrer cientos de miles de kilómetros. No contamina y es tan simple que su mantenimiento es algo anecdótico.

Los fabricantes de coches, han volcado sus inversiones en sustituir la mecánica complicada de los ya anticuados vehículos de combustión,  y sobre todo en electrónica y conectividad para estos nuevos vehículos. Conducirlos está ya tan automatizado, que la mano humana es ya algo casi sentimental que sólo utilizan los mas nostálgicos. Estos automóviles de fusión son tan simples que no se pueden comparar ni siquiera con los eléctricos. Ni siquiera necesitan aquellas pesadas baterías, simplemente algún acumulador muy simple. Esta simpleza, unida a todos los elementos de seguridad que llevan, ha bajado dramáticamente el precio de los seguros.

Algo similar sucede en la casa. El “donut” ha sido colocado en un lugar discreto en la cocina. La energía necesaria para el agua caliente, la climatización, la iluminación, la conectividad y la seguridad, todas ellas inteligentemente gestionadas electrónicamente, están asegurados “para toda la vida”.

Los bajísimos precios de la energía, cuya disponibilidad es casi “infinita”, han hecho que los precios de los productos hayan bajado hasta el punto de que en unas décadas ya no habrá pobres en la mayoría de los países.

El precio de los transportes se ha convertido en algo testimonial. El hecho de que la autonomía de vehículos, naves y trenes haya dejado de importar, ha permitido que los viajes de larga distancia estén al alcance de todo el mundo. Las consecuencias de esto es que la gente es mucho más culta.  

Algo parecido a esto escribirá alguien pocos años después de que se generalice el uso de la energía nuclear de fusión. Pero eso ¿para cuándo? Los científicos expertos siempre han dicho que estamos a unos 20 años de que construya la primera central nuclear de fusión…y seguiremos a esa distancia durante mucho tiempo después, bromean. No encuentran la forma de “estrujar” dos átomos de hidrógeno para obtener uno de helio y liberar una cantidad gigantesca de energía. El problema es que esa fusión de dos átomos de hidrógeno necesita que estén a millones de grados de temperatura.   

Pero lo cierto es que parece que las cosas van cambiando. Ahora ya parece que esos 20 años que nos separan de la primera central nuclear de fusión conectada a la red empiezan a ser “de verdad”.

El proceso es simple: Se necesita que los átomos se liberen de sus electrones y se unan sus núcleos, formando otro elemento. Concretamente, los núcleos son de dos isótopos del Hidrógeno llamados Deuterio y Tritio, que ya se usan en las centrales nucleares de Fisión, actualmente en funcionamiento. La diferencia es que en las centrales actuales se usa Uranio, un material altamente radiactivo, lo que conlleva grandes problemas ecológicos. Las nuevas centrales de fusión utilizan hidrógeno, que se extrae del agua del mar, cuyas reservas se pueden considerar “Casi infinitas”. Y la contaminación nula.  

El principal problema es que para empezar la reacción nuclear se necesita alcanzar temperaturas de 150 millones de grados, es decir, más caliente que el núcleo del sol; ningún material resistiría esta temperatura. El conjunto de los núcleos de los átomos de hidrógeno cuando empiezan a acercarse a temperaturas extremas pasa de estado gaseoso (Propio del hidrógeno) a un nuevo estado al que llaman “Plasma”. Por eso, cuando se habla de combustible de este tipo de centrales nucleares, se habla de plasma.

El 21 de noviembre de 1985 Ronald Reagan y Gorbachov decidieron impulsar este tipo de fuente de energía. 21 años después se empezó la construcción del primer reactor de fusión. Es el llamado ITER, que se encuentra en Francia. La inversión prevista es de 20.000 millones de euros, de los cuales la Unión Europea aporta el 45 %. (Hay que tener en cuenta que Europa gasta cada día 1.000 millones de euros en petróleo importado). 

Esta instalación ha tratado de solucionar el problema de las elevadísimas temperaturas y la imposibilidad de “guardar” el plasma en ningún material. La respuesta es no almacenar sino confinar. El tipo de reactor experimental en el que se trabaja dentro del ITER es el llamado TOKAMAK. El TOKAMAK tiene forma de toroide (Rueda), y es capaz de confinar (Sujetar) plasma mediante campos magnéticos. Esto permite mantener el plasma a altísimas temperaturas sin “tocarlo”, lo que resuelve el primer problema.

El siguiente problema es que la energía necesaria para generar ese campo magnético, más la empleada en lograr esas temperaturas de millones de grados, tiene que ser menor que la energía que se libera en el proceso de fusión.

Desde hace relativamente poco tiempo, China se ha sumado a esta “carrera” hacia la tecnología de fusión con un proyecto llamado EAST, construido en la ciudad china de Anhui, que utiliza también la estructura de TOKAMAK (Gran Donut) como el ITER. No se conocen mucho las cifras económicas, pero se sabe que hasta ahora han logrado el record de mantener confinado plasma estable a más de 100 millones de grados durante más tiempo.  

Esto fue el pasado noviembre de 2018, y ha supuesto un gran paso hacia el objetivo de disponer de centrales de fusión rentables energéticamente.

Otra iniciativa que compite con los proyectos ITER y EAST es el llamado  Wendelstein 7-X alemán (W 7-X).

El W 7-X alemán no utiliza la tecnología TOKAMAK, usa una con diseño diferente llamado Stellarator. Este reactor empezó su funcionamiento en febrero de 2016.

La competición entre estos dos diseños de reactor de fusión está servida. El W 7-X alemán con tecnología Stellator ha logrado calentar hidrógeno a 80 millones de grados durante un cuarto de segundo. El pasado noviembre de 2018 EAST chino con tecnología TOKAMAK ha logrado 50 millones de grados durante 102 segundos (Hace sólo 3 meses).

Finalmente, decir que todavía la energía empleada para conseguir la fusión es mayor que la obtenida. Actualmente el ratio está en un 60%.

Entre 2035 y 2037 el ITER euroamericano tiene previsto generar 500 megavatios a partir de sólo 50. El W 7-X tiene previsto alcanzar esa frontera en 2040. Existen también iniciativas privadas financiadas por los ricos del planeta (Brezos, Bill Gates, el omnipresente Branson, etc... Pretenden acortar los plazos hasta alcanzar un primer prototipo dentro de algo más de 5 años.

En fin. Parece que esa distancia de 20 o 25 años se va reduciendo lentamente, esperemos que no se mantenga y se reduzca a un año por cada año.   

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