Hablar de fusión nuclear significa hablar de la promesa energética más ambiciosa que se ha planteado la humanidad, una fuente limpia, segura por naturaleza y prácticamente inagotable. La idea suena casi a ciencia ficción, porque replicar en la Tierra el mismo motor que mantiene encendido al Sol es uno de los desafíos científicos y de ingeniería más brutales de la historia. Aquí vamos a ver en qué consiste realmente ese proceso, cómo se diferencia de la fisión que ya conocemos y en qué punto está esa carrera tecnológica que ya no dejan solo en manos de los grandes proyectos internacionales, porque también el capital privado se ha metido de lleno.
El mecanismo físico que enciende las estrellas
De forma resumida, la fusión nuclear es el proceso en el que dos núcleos atómicos ligeros se unen para formar uno más pesado, soltando en el camino enormes cantidades de energía. Es exactamente lo que ocurre en el Sol. Y va un paso más allá de la teoría, porque supone la validación práctica de aquella famosa ecuación de Albert Einstein donde la energía equivale a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado.
Para producir energía comercial en la Tierra, la ciencia ha apostado por una reacción concreta, la fusión de dos isótopos pesados del hidrógeno. Hablamos del deuterio, con un protón y un neutrón, y del tritio, con un protón y dos neutrones. Cuando ambos chocan con la energía suficiente vencen su repulsión natural, se fusionan y crean un núcleo de helio-4, expulsando además un neutrón libre.
El balance es colosal, unos 17,6 megaelectronvoltios por cada evento de fusión. El núcleo de helio se queda con 3,5 MeV, la parte que mantiene viva la reacción dentro del reactor transfiriendo su calor al gas que lo rodea. El neutrón libre, en cambio, se lleva la mayor parte, unos 14,1 MeV. Al no tener carga eléctrica, ese neutrón rápido no lo frenan los campos magnéticos y viaja recto hasta impactar contra las paredes de la cámara, donde su energía se convierte en calor. A partir de ahí todo funciona como una central térmica de toda la vida, se calienta agua, se genera vapor y se mueven turbinas.
Link affiliatoLa densidad energética es difícil de exagerar. Fusionar todos los átomos de un solo litro de mezcla de deuterio y tritio daría la energía que consume una vivienda media durante un año entero. El deuterio de apenas 50 tazas de agua de mar equivaldría a quemar dos toneladas de carbón. Eso explica el dineral y el esfuerzo que se lleva invirtiendo desde los años cincuenta.
El problema es reproducir ese motor estelar aquí abajo. En el Sol, la gravedad comprime el plasma y permite que la fusión ocurra a unos 15 millones de grados. En la Tierra no tenemos esa presión, así que toca compensar subiendo la temperatura por encima de los 100 e incluso 150 millones de grados, unas diez veces más caliente que el propio centro del Sol.
Fusión y fisión, dos mundos que a menudo se confunden
La fisión nuclear es la tecnología de las centrales que hoy funcionan en el mundo. Consiste en bombardear con un neutrón el núcleo de un átomo pesado e inestable, normalmente uranio-235 o plutonio-239. Ese núcleo se parte, suelta dos o tres neutrones más y desencadena una reacción en cadena que hay que controlar con barras y moderadores. Si el equilibrio se rompe y falla la refrigeración, el calor residual puede fundir el núcleo del reactor, como pasó en Fukushima.
La fusión juega en el extremo opuesto. No existe reacción en cadena, y la cantidad de combustible en la cámara en cada instante es minúscula, del orden de unos pocos gramos o fracciones de miligramo. Ante cualquier perturbación el plasma se enfría en milisegundos y la reacción, sin más, se detiene sola. Un escenario descontrolado es físicamente imposible.
Link affiliatoEn cuanto a residuos, la fisión genera productos altamente radiactivos que exigen confinamiento geológico durante decenas de miles de años. La fusión deja como residuo directo el helio, un gas noble inerte que no es tóxico ni radiactivo. El único reto radioactivo viene de la activación de los materiales de la cámara por el bombardeo de neutrones, pero con aceros avanzados de activación reducida esa radiactividad baja a niveles seguros en menos de cien años, un plazo perfectamente manejable a escala industrial.
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Imagen: xataka.com