José Basilio Galván Herrera, profesor del área de Ingeniería de Sistemas y Automática del Departamento de Ingeniería de la Universidad Pública de Navarra y con experiencia en la división de fusión nuclear del CIEMAT.
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Nuestro planeta tiene problemas de energía. Dependemos en gran medida de la tecnología que nos rodea y, sin embargo, los recursos energéticos con los que contamos son insuficientes: necesitamos urgentemente generar energía sana, libre de emisiones de carbono y a gran escala. Y es ahí, donde surge la gran pregunta: ¿es la energía de fusión la solución a nuestros problemas? José Basilio Galván Herrera, profesor del área de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad Pública de Navarra y con experiencia en la división de fusión nuclear del CIEMAT, analiza el presente y el futuro más inmediato de la energía de fusión y nos sumerge en las entrañas del ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), uno de los mayores y más caros experimentos científicos a nivel internacional.
¿Por qué hay tanta confianza depositada en la energía de fusión?
Si seguimos emitiendo gases de efecto invernadero a este ritmo, las consecuencias pueden ser horrorosas, como la subida del nivel del mar, la desertificación de grandes zonas o inmensas migraciones. Si conseguimos tener un reactor de fusión nuclear operativo (quedan años para ello), apoyándonos también en otro tipo de energías como la eólica, la solar o la geotérmica, podríamos tener un pull de energías relativamente limpias capaz, no ya de salvarnos del cambio climático, que ya está aquí, sino de lograr que el desastre no sea tan “desastroso”.
¿Es entonces la energía de fusión la solución?
Sinceramente, no lo sabemos todavía. Llevamos ya casi 70 años tratando de demostrar que es posible tener una reacción de fusión nuclear controlada y que dé energía. Sabemos hacer fusión nuclear de forma descontrolada (la famosa bomba H, mucho más potente que la bomba atómica), pero lo que se está tratando de lograr desde los años 50 es controlar esa reacción y mantenerla en el tiempo.
¿Y qué papel juega en ese reto el ITER?
El ITER es el mayor y más poderoso dispositivo de fusión nuclear por confinamiento magnético ideado para demostrar la viabilidad de la fusión como fuente de energía a gran escala y libre de emisiones de carbono. Comenzaron a construirlo en los 90, al sur de Francia, en Cadarache, son más de 35 los países que colaboran en él y, con una inversión prevista de 24.000 millones de euros, es uno de los experimentos científicos más caros de la historia. Esperamos que el ITER sea la última máquina de investigación que demuestre que se puede conseguir energía utilizando fusión nuclear de manera controlada.
En cierto modo, el objetivo del ITER es imitar la manera en la que el Sol genera energía. ¿Es posible recrear un sol en la Tierra?
No, porque nos quemaríamos. El Sol es capaz de generar energía de fusión porque, al tener mucha masa, atrae las partículas y las concentra mediante la gravedad (confinamiento gravitatorio), algo que no podemos hacer nosotros. Hay diversas propuestas, pero la que ofrece más esperanzas es la del confinamiento magnético que consiste en poner grandes campos magnéticos que mantengan esas partículas cargadas y concentradas y, aunque alcancen grandes velocidades, no se separen, con el fin de hacerlas chocar. El problema actual es que ese campo magnético termina desestabilizándose muy rápidamente debido a la presencia de partículas cargadas. Hace 70 años que intentamos solucionar ese problema y conseguir un campo magnético que se mantenga estable en esas condiciones.
¿Qué diferencia la energía de fusión con la de fisión, la que comúnmente conocemos como energía nuclear?
Para generar energía, en la de fisión tenemos que disparar contra los núcleos para romperlos, algo relativamente sencillo. En la de fusión, lo que debemos hacer es calentar los núcleos y hacer que se muevan muy deprisa, ya que, al estar cargados positivamente, tienden a repelerse. El reto es que, a pesar de esa repulsión, calentándolos, se acerquen, choquen, formen núcleos más pesados y conviertan parte de su masa en energía. El problema es el mantenimiento en el tiempo. Esto lo podemos conseguir un momento: es la bomba de hidrógeno. Pero el problema es tenerlos confinados moviéndose a miles de kilómetros por segundo sin que se vaya cada uno por su cuenta.
¿Es más segura la energía de fusión que la de fisión?
Por supuesto, es mucho más segura ya que, cuando se descontrola, se para, de modo que no provoca accidentes graves como los de Chernobyl o Fukushima. Además, produce 5 o 6 veces más energía que la fisión nuclear y la basura radiactiva es mucho menor. La basura radioactiva de la de fisión es muy peligrosa, altamente radiactiva y con medias de vida de hasta 100.000 años. La fusión nuclear, en cambio, produce algo de material radioactivo, pero de menor intensidad y con una vida media de decenas de años o de cien años a lo sumo, algo que sí somos capaces de gestionar.
¿Para cuándo se prevé alcanzar resultados reales en la generación de energía de fusión?
Hay una pequeña broma entre los físicos que dice que el momento de tener fusión nuclear controlada es una constante en el universo: siempre es dentro de 25 años. Ahora se dice dentro de 15. Parece que se acorta…
Sea como sea, aún cuando el experimento sea un éxito, todavía quedará camino por hacer…
Sí, y mucho, porque, una vez que logremos estabilizar el campo magnético y confirmar la tesis de que sí es posible generar energía a partir de la fusión, todavía nos quedará diseñar un prototipo de reactor nuclear y, posteriormente, reactores de fusión nuclear comerciales y hacerla accesible. Se estima que los experimentos de fusión, ya con material de deuterio y tritio, se produzcan en el 2035, pero todavía quedará recorrido hasta lograr diseñar una red comercial capaz de generar esta energía inagotable y libre de emisiones.
Descubre más sobre este tema escuchando el podcast ¿Es la energía de fusión la respuesta a nuestros problemas energéticos? en Ciencia al punto, el podcast de divulgación científica de la UPNA.
Más información:
– Historia de un átomo, de Lawrence Krauss, Editorial Laetoli. No trata de la fusión nuclear por confinamiento magnético, sino que es la “historia” del nacimiento de un átomo de Oxígeno (como cualquiera de los que respiramos o forma parte de nuestro cuerpo) a partir de los átomos primigenios de Hidrógeno procedentes del Big Bang. Se explican las sucesivas fusiones de átomos en el corazón de diferentes estrellas hasta llegar a formarse el átomo de Oxígeno protagonista de la historia. Es aconsejable para quienes quieran tener información de lo que es la fusión nuclear y su funcionamiento en el interior de las estrellas.
– Para saber más del ITER, lo más conveniente es acudir a su página web oficial. Es una página muy completa en la que se puede encontrar desde información básica sobre fusión nuclear hasta la presentación del ITER y el estado actual del proyecto.
– Aunque el ITER es el proyecto más prometedor para conseguir energía de fusión nuclear viable, no es el único. Para saber más sobre otros proyectos, se puede acudir a un artículo de la revista Investigación y Ciencia (enero de 2017): La fusión alternativa.
– También, en la revista Investigación y Ciencia (mayo de 2010), podemos encontrar el artículo Las dificultades de la fusión nuclear. Trata de las dudas que persisten sobre la viabilidad de este tipo de energía.
– Para los forofos de Asimov, en Más cuentos de los Viudos Negros aparece el cuento Los tres números, una historia de misterio (no de ciencia ficción) basada en un problema de investigación sobre fusión nuclear controlada en el que ya entonces (1974) se habla de la necesidad de tener pronto este tipo de energía. Como se suele decir: “vamos tardados”.