La energía nuclear tiene una gran relevancia en el sistema energético mundial. Es capaz de generar una gran cantidad de energía a costa de dejar algunos residuos nucleares que se deben tratar. La fusión nuclear es uno de los retos más grandes que la humanidad tiene pendiente de desarrollar. Se trata de una oportunidad inmensa que podría acabar con los problemas de déficit energético y de abastecimiento. Alrededor del mundo existen numerosos científicos que encabezan grandes investigaciones sobre ello.
En este artículo vamos a contarte qué es la fusión nuclear y cuáles son las ventajas y oportunidades que traería a la humanidad si consiguiera hacerse comercial. ¿Quieres saber más sobre ello? Sólo tienes que seguir leyendo.
Qué es la fusión nuclear
En un anterior artículo vimos que la fisión nuclear se trataba de la ruptura de átomos pesados como el plutonio y el uranio para la obtención de energía. En este caso, la fusión nuclear señala un proceso totalmente contrario. Es una reacción capaz de unir dos núcleos más ligeros para poder formar uno más pesado.
Al unirse dos átomos más ligeros para componer uno más pesado se libera energía, ya que el núcleo pesado es menor que la suma del peso de los dos núcleos por separado. Aprovechando esto, se puede liberar energía en el proceso para cualquier cosa. Al tener en cuenta que la energía de este proceso es muy concentrada, en tan sólo un gramo de materia hay presentes millones de átomos, por lo que con poco combustible se podría generar descomunales cantidades de energía si la comparamos con combustibles actuales.
Dependiendo de los núcleos que participen en este proceso de fusión nuclear, se generará más o menos cantidad de energía. La reacción más fácil de conseguir es la unión entre el deuterio y el tritio para conseguir helio. En esta reacción se liberaría 17,6 MeV. Se trata de una fuente prácticamente inagotable de energía ya que podemos encontrar el deuterio en el agua de mar y el tritio se puede conseguir gracias al neutrón que se desprende en la reacción.
¿Cómo se hace la fusión nuclear?
Aunque esta producción de energía a nivel mundial solucionaría los problemas energéticos y de contaminación, hacerlo no es nada fácil. Se sabe con certeza que funciona y se sabe cómo hacer. Sin embargo, aún no se conoce con total claridad las condiciones necesarias para poder controlar con absoluta precisión todas las exigencias que tiene el proceso. Hay que pensar que esta fusión nuclear es un proceso que se lleva a cabo en nuestra estrella mayor, el Sol. Por lo tanto, hay que conseguir altísimas temperaturas para llevarla a cabo.
En el interior de los reactores de fusión nuclear se pueden emplear partícula en forma de nubes a las que se le someten a doscientos millones de grados de calor. Imaginaos solamente un segundo a esas temperaturas; significaría la desintegración total de casi cualquier objeto. Estas temperaturas son necesarias si queremos que tenga lugar el proceso. Ya sólo lidiar con estas temperaturas tan altas es todo un reto para los científicos, dado que no hay material que pueda soportarlas sin destruirse.
Para paliar esta situación de temperaturas disparatadas se emplea el plasma. Su efecto de confinamiento magnético está diez veces más caliente que el núcleo del Sol. La temperatura monstruosa a la que hay que someter a estos átomos se debe a que es la única manera para que puedan darle la energía cinética necesaria para que puedan vencer su repulsión natural y se fusionen.
Los dos núcleos tienen la misma carga eléctrica y positiva, por ello, se repelen. Con las temperaturas tan altas, podremos generar una energía cinética tan fuerte que pueda transferir la capacidad de unirse. Trabajar con estas temperaturas y controlar todos los factores y condiciones que intervienen en ello es algo totalmente complicado.
Estrategias científicas de confinamiento
Por las razones anteriores, los grupos científicos que investigan la fusión nuclear han diseñado dos etapas y estrategias diferentes: el confinamiento magnético y el confinamiento inercial.
El confinamiento magnético es el que se centra en hacer que el plasma del interior de un campo magnético evite que los núcleos de los átomos que están a doscientos millones de grados Celsius toquen las paredes del reactor. De esta forma, estaremos protegiendo aquello que sirve para que tenga lugar la fusión.
Un aspecto importante a tener en cuenta es que, aunque todas las partículas estén sometidas a estas temperaturas, no todas pueden experimentar el proceso de unión. Esto es un parámetro señalado por los científicos como limitante de la rentabilidad de una fusión nuclear desde el punto de vista energético. De tal forma que, para que sea viable económicamente, el número de fusiones debe ser tan alto como para que la energía generada sea más alta que la que se invierte en su producción.
El Sol, aunque tenga una temperatura 10 veces menor de la que se necesita para producir la fusión nuclear, dado su enorme masa, le permite incrementar la presión a la que están sometidos los núcleos y se produce la fusión por confinamiento gravitatorio. Esa presión no se puede recrear en nuestro planeta, por lo que se tienen que alcanzar dichas temperaturas.
Por otro lado, el confinamiento inercial no utiliza un campo magnético para evitar que el plasma toque las paredes del reactor, sino que propone el uso de un combustible para conseguir que una pequeña porción de deuterio y tritio logren implosionar. Así, todo el material se condensa de una forma violenta y resulta la unión de los núcleos de deuterio y tritio.
¿Cuándo será viable comercialmente?
Para que este proceso de obtención de energía sea totalmente viable comercialmente, aún queda mínimo tres décadas de investigaciones y pruebas. Manteniendo el ritmo actual de investigación e inversión sobre el tema, es posible que la técnica con la que finalmente se haga comercial sea con el confinamiento magnético.
Si queremos tener a mediados de este siglo producción de energía a partir de la fusión nuclear necesitamos que los científicos dispongan del material necesario y los recursos para llevar a cabo todas las investigaciones pertinentes. Si esto no es así, tan solo tendremos laboratorio llenos de científicos que están entretenidos y sin avanzar.