Razones para acoger con cautela el último hito de la energía nuclear de fusión

Un logro histórico. Un hito que cambiará el mundo. Un gran paso para lograr la energía limpia e ilimitada de las estrellas. El Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de Estados Unidos ha hecho públicos los resultados de su último experimento con la energía de fusión nuclear y no han faltado las grandes palabras y los titulares grandilocuentes para acompañar el anuncio. Al fin y al cabo, en el laboratorio han logrado generar una reacción de fusión que produce más energía de la que necesita para ponerse en marcha.

Sin embargo, son muchas las voces dentro de la ciencia que llaman a tomarse el anuncio con prudencia. El hito científico es real, pero la humanidad sigue muy lejos de poder aprovechar las reacciones que se producen en el interior de las estrellas para generar energía limpia, barata y estable. Y más lejos todavía de que la energía de fusión sea un actor relevante en la producción eléctrica global. Desde luego, no será la solución mágica que nos salve del cambio climático, como ya señalaba Jerónimo García, investigador español del CEA, la comisión francesa para las energías alternativas y atómica, en esta entrevista para Climática.

¿Qué es la fusión nuclear?

Toda la energía nuclear que se produce actualmente en el mundo es energía de fisión. Los diferentes reactores que están en marcha generan una reacción que en la que el núcleo de un átomo pesado se divide en dos o más núcleos de átomos más ligeros, emitiendo en el grandes cantidades de energía. La fusión, tal como señalan desde el Consejo Nacional de Seguridad Nuclear, es diferente. Busca producir energía fusionando dos núcleos de átomos ligeros (normalmente, hidrógeno y sus isótopos deuterio y tritio) para formar otro núcleo más pesado y liberando partículas muy energéticas en el proceso.

Aunque las dos lleven el apellido nuclear, la fusión y la fisión son reacciones distintas y su aprovechamiento para producir energía implica materiales, combustibles y tecnologías también muy diferentes. Para que tenga lugar una reacción de fusión, es necesario que el combustible utilizado reciba mucha energía inicialmente para que los átomos se acerquen tanto entre sí que se empiecen a fusionar. Para ello, a su vez, hay que lograr que los átomos estén en estado de plasma (una especie de gas ionizado común en las estrellas) y mantener este plasma confinado y controlado para que se produzcan las reacciones de fusión necesarias.

Para conseguir esto, en los 70 años que han pasado desde que se hicieron los primeros experimentos de fusión nuclear se han desarrollado dos métodos diferentes:

• La fusión por confinamiento inercial. Crea un medio muy denso del que las partículas no pueden escapar. Lo hace impactando con láser pequeñas esferas de deuterio y tritio. Este es el método empleado en la National Ignition Facility del LLNL de Estados Unidos.
• La fusión por confinamiento magnético. Las partículas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. Este es el método desarrollado en el Joint European Torus (JET) europeo y que se espera poner a prueba en el ITER (acrónimo en inglés de reactor termonuclear experimental internacional), un reactor financiado de forma internacional que se está construyendo en Francia y aspira a ser el último gran paso hacia la energía de fusión.

¿Y qué se ha logrado en el LLNL?

El pasado 5 de diciembre, un equipo del National Ignition Facility logró llevar a cabo un experimento de fusión por confinamiento inercial en el que se produjo más energía que la aplicada por los láseres sobre el combustible. Es lo que se conoce como la ignición de la fusión y es la primera vez que se consigue. Para ello, 192 láseres apuntaron a una bolita de deuterio y tritio más pequeña que un guisante. Durante unos pocos nanosegundos, lograron desencadenar una reacción de fusión que produjo más energía de la que los láseres le habían aplicado en un primer momento. Y ahora llegan los peros.

“Es cierto que ha habido una ganancia neta de energía en el propio proceso del experimento, en la reacción. Pero es algo matizable”, explica Ángel Ibarra, doctor en física y director del IFMIF-DONES, el consorcio con el que España participa en el programa europeo de fusión. “Que haya una ganancia de energía en el experimento no significa que haya habido una ganancia de energía eléctrica. La eficiencia de los láseres empleados es muy baja, por lo que para producir los 2,05 megajulios de energía láser que se enviaron al combustible se ha gastado mucha más de energía”. De acuerdo con los datos publicados en Nature, los 192 láseres consumieron 322 megajulios para acabar produciendo 3,15.

Esto quiere decir que, si se analiza solo la reacción, sí ha existido un balance de energía positivo. Se dispararon 2,05 megajulios sobre el combustible y la reacción produjo 3,15 megajulios. Esto es un hito clave, porque, si se quiere que la fusión sea una forma viable de producir electricidad, deberá ser capaz de generar más energía de la que necesita en un principio para desencadenar la reacción. Sin embargo, si se analiza el experimento en su conjunto, incluyendo la energía consumida por los láseres para funcionar, el balance energético es bastante negativo.

“Hablamos de un hito importante, pero no es un cambio cualitativo con respecto a lo que habían venido haciendo hasta ahora”, añade Ibarra. “El mismo laboratorio, hace un año aproximadamente, logró obtener niveles de energía muy significativos. Y hace también cosa de un año, en el JET, la máquina europea que experimenta con la fusión por confinamiento magnético, se llevó a cabo un experimento que no logró ganancia de energía, pero produjo energía de fusión en cantidades mucho mayores que el LLNL”.