La fusión nuclear es una de las promesas más ambiciosas y emocionantes en el campo de la energía.
A menudo descrita como el «Santo Grial» de la producción de energía, esta tecnología busca replicar en la Tierra los procesos que alimentan al Sol y otras estrellas, generando una fuente de energía prácticamente ilimitada, segura y libre de carbono. Durante décadas, la fusión nuclear ha sido un objetivo lejano, lleno de desafíos técnicos y financieros. Sin embargo, en los últimos años, los avances científicos y tecnológicos han acercado esta visión más que nunca a la realidad.
¿Qué es la fusión nuclear?
La fusión nuclear es el proceso por el cual los núcleos de átomos ligeros, como el hidrógeno, se combinan bajo condiciones extremas de calor y presión para formar núcleos más pesados, liberando una enorme cantidad de energía. Este proceso es lo opuesto a la fisión nuclear, que implica la división de átomos pesados como el uranio. Mientras que la fisión genera residuos radiactivos y plantea riesgos de accidentes, la fusión es mucho más limpia y segura.
En la fusión nuclear, los núcleos de dos isótopos de hidrógeno, el deuterio y el tritio, se fusionan para formar helio, liberando energía en forma de calor. Este calor puede, en teoría, ser utilizado para generar electricidad, al igual que las plantas nucleares de fisión o las plantas de energía térmica. Sin embargo, la fusión requiere temperaturas y presiones extremas, similares a las que existen en el interior del Sol, lo que ha sido el principal desafío para su desarrollo en la Tierra.
Beneficios potenciales de la fusión nuclear
La fusión nuclear ofrece una serie de ventajas sobre las fuentes de energía actuales, tanto renovables como no renovables:
- Energía limpia y sin carbono: A diferencia de los combustibles fósiles, la fusión no produce gases de efecto invernadero. Esto la convierte en una solución atractiva para mitigar el cambio climático.
- Inagotable: El combustible para la fusión, deuterio, se puede extraer del agua de mar, y el tritio se puede generar a partir de litio. Estas fuentes son prácticamente inagotables en comparación con el uranio de las plantas de fisión o los combustibles fósiles.
- Seguridad: La fusión nuclear no conlleva el riesgo de accidentes catastróficos como los que pueden ocurrir en reactores de fisión (por ejemplo, Chernóbil o Fukushima). Además, los residuos generados son mucho menos peligrosos y más fáciles de gestionar.
- Alta densidad energética: La fusión produce una cantidad de energía por unidad de masa muchísimo mayor que la fisión o los combustibles fósiles. Esto significa que podría generar grandes cantidades de energía con una pequeña cantidad de combustible.
Avances recientes en la fusión nuclear
En las últimas décadas, la investigación en fusión nuclear ha avanzado significativamente. Algunos de los hitos más importantes incluyen mejoras en las tecnologías de confinamiento y calentamiento, así como el desarrollo de grandes instalaciones experimentales. A continuación, se destacan los avances más relevantes:
- ITER: El mayor experimento de fusión nuclear del mundo
Uno de los proyectos más ambiciosos en el ámbito de la fusión nuclear es el ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional), una colaboración multinacional que involucra a 35 países, incluidos Estados Unidos, Rusia, China y la Unión Europea. Este experimento, ubicado en el sur de Francia, busca demostrar la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía.
El ITER es un reactor de tipo tokamak, un dispositivo en forma de rosquilla diseñado para confinar el plasma (un gas supercaliente compuesto de iones y electrones) utilizando potentes campos magnéticos. El objetivo es calentar el plasma a más de 150 millones de grados Celsius, una temperatura 10 veces más alta que la del núcleo del Sol, para que los núcleos de deuterio y tritio se fusionen y liberen energía.
En 2021, el ITER alcanzó un importante hito con la instalación de su primera pieza principal, el ensamblaje del gigantesco imán central que ayudará a mantener el plasma confinado. Se espera que el ITER inicie sus primeras operaciones de plasma en 2025 y produzca sus primeros experimentos de fusión en 2035.
- Avances en confinamiento inercial: el proyecto NIF
El National Ignition Facility (NIF) en California, EE.UU., utiliza un enfoque diferente para la fusión, conocido como confinamiento inercial. En lugar de confinar el plasma con campos magnéticos, el NIF utiliza potentes láseres para comprimir pequeñas cápsulas de combustible hasta que las condiciones son lo suficientemente extremas como para inducir la fusión.
En 2022, el NIF logró un avance histórico al acercarse al llamado «punto de ignición», el momento en que la reacción de fusión produce más energía de la que se necesita para iniciar el proceso. Si bien el NIF no está diseñado para producir energía a gran escala, este logro marcó un paso importante en la demostración de que la fusión es técnicamente posible.
- Startups y enfoques alternativos
Además de los grandes proyectos financiados por gobiernos, varias startups están explorando enfoques innovadores para la fusión nuclear. Commonwealth Fusion Systems, una startup derivada del MIT, ha hecho avances significativos en el desarrollo de potentes imanes superconductores que podrían reducir el tamaño y coste de los reactores tokamak. Su diseño compacto, conocido como SPARC, tiene como objetivo lograr una energía de fusión positiva, es decir, producir más energía de la que consume, para finales de la década de 2020.
Otra empresa innovadora, Helion Energy, está desarrollando un enfoque alternativo a la fusión nuclear conocido como fusión aneutrónica, que no genera neutrones y, por tanto, produce menos residuos radiactivos. Helion ha obtenido financiación significativa y está acelerando el desarrollo de su prototipo.
- Avances en materiales y superconductores
Uno de los mayores desafíos técnicos de la fusión nuclear es encontrar materiales que puedan soportar las condiciones extremas dentro de un reactor. En los últimos años, ha habido avances significativos en el desarrollo de materiales resistentes a la radiación y capaces de soportar las temperaturas extremas generadas por el plasma.
Los superconductores de alta temperatura, materiales que pueden transportar electricidad sin resistencia incluso a temperaturas relativamente altas, también han permitido la creación de campos magnéticos más potentes, lo que es clave para los diseños de tokamak. Estos materiales podrían reducir el tamaño y el coste de los futuros reactores de fusión.
¿Cuándo será una realidad la fusión nuclear?
A pesar de los avances recientes, la fusión nuclear sigue siendo una tecnología en desarrollo y es poco probable que veamos reactores comerciales antes de las próximas dos o tres décadas. El ITER y otros experimentos están diseñados para demostrar la viabilidad técnica, pero aún quedan importantes desafíos por resolver, como el diseño de sistemas para convertir el calor generado en electricidad de manera eficiente y económica.
Sin embargo, los recientes logros y el interés creciente por parte de gobiernos e inversores privados indican que la fusión nuclear está más cerca que nunca de convertirse en una fuente de energía comercial. Si estos proyectos logran alcanzar sus objetivos, la fusión podría desempeñar un papel crucial en la transición hacia un futuro energético más limpio y sostenible.
