Físicos de EE.UU. han conseguido que una reacción de fusión nuclear controlada en un laboratorio produzca más energía que la que se ha empleado para iniciarla. El avance, logrado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, supone un hito en el largo camino para convertir la fusión nuclear en una fuente de energía no contaminante y potencialmente inagotable.
Según los resultados presentados hoy en rueda de prensa, se ha aplicado una energía de 2,05 megajoules (MJ) para iniciar una reacción de fusión nuclear que ha producido 3,1 MJ. La reacción, en la que se simularon durante una fracción de segundo las condiciones de la fusión nuclear en el interior del Sol, tuvo lugar el 5 de diciembre a la 1.03 de la madrugada (hora de California).
El experimento ha simulado las condiciones del interior del Sol en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de EE.UU.
Al haberse obtenido más energía que la que se ha empleado, se ha superado por primera vez el umbral de la ignición, a partir del cual el excedente de energía se podría emplear para alimentar nuevas reacciones de fusión.
Pero, aunque el experimento demuestra por primera vez que es posible producir energía por fusión nuclear en la Tierra, no resuelve los problemas técnicos de cómo producirla a gran escala.
Para construir centrales eléctricas basadas en la fusión nuclear, faltan “probablemente décadas”, ha declarado en la rueda de prensa Kim Budil, directora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Pero “este es el bloque de construcción fundamental de la energía de fusión”.
Tareas de mantenimiento en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, en una imagen de archivo.
“Es un hito de fusión que pasará a los libros de historia”, ha valorado Jennifer Granholm, secretaria de Energía de EE.UU. Una vez se ha demostrado que es técnicamente posible conseguir la ignición, la investigación de los próximos años buscará optimizar la reacción con el objetivo de convertir la fusión nuclear en una fuente de energía en el futuro, ha añadido Granholm.
En la fusión nuclear, que es la fuente de energía que alimenta el Sol, los núcleos de átomos pequeños se unen para formar núcleos mayores. En este caso, se han unido núcleos de dos isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio) para formar un núcleo de helio y un neutrón. El motivo por el que se libera energía es que la masa del helio y del neutrón es menor que la del deuterio y la del tritio. Por lo tanto, la masa sobrante se convierte en energía cumpliendo a la ecuación de Einstein: E = mc2.
Los científicos avisan que probablemente faltan décadas para tener centrales eléctricas basadas en fusión nuclear
Como fuente de energía, la fusión nuclear tiene la gran ventaja de que no genera residuos que agravan el cambio climático como los combustibles fósiles ni residuos radiactivos como los de la energía nuclear convencional. Además, dado que el hidrógeno es un componente del agua y un elemento abundante en el mar, podría ser una fuente de energía barata e inagotable.
Pero la fusión tiene el inconveniente de que es necesario alcanzar temperaturas similares a las del interior del Sol de manera controlada para iniciar la reacción de fusión, lo cual había resultado imposible hasta ahora.
192 láseres apuntando a un esfera con isótopos del hidrógeno
La proeza se ha logrado ahora en la Instalación de Ignición Nacional (NIF, por sus iniciales en inglés) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Estados Unidos disparando 192 láseres a altas energías sobre una pequeña esfera que contenía los isótopos del hidrógeno. Con esta técnica, llamada de confinamiento inercial, se consigue que la esfera implosione y se alcancen una densidad y una temperatura lo bastante altas para iniciar la fusión.
El proyecto europeo de fusión nuclear ITER, por el contrario, se basa en la técnica de confinamiento magnético, que utiliza imanes en lugar de láseres para comprimir los isótopos del hidrógeno.
Según los resultados presentados hoy, la energía producida en la reacción de fusión ha sido un 50% superior a la energía aplicada por los láseres para iniciarla. Sin embargo, se han tenido que utilizar unos 500 MJ de energía para activar los láseres y conseguir los 2 MJ necesarios para iniciar la reacción de fusión. Por lo tanto, la energía producida con la fusión no compensa la energía total empleada en el experimento.
Margin Adams, alto cargo de la National Nuclear Security Administration, durante el anuncio del avance científico.
Además, para que la fusión nuclear se convierta en una fuente de energía a gran escala, debe producirse de manera sostenida durante períodos prolongados, lo que obligará a desarrollar nuevas tecnologías para rellenar los reactores de fusión con isótopos de hidrógeno a medida que se consumen.
Aun así, el anuncio de que por primera vez se ha producido una ganancia de energía en una reacción de fusión nuclear ha sido recibido con entusiasmo entre los físicos que trabajan en este campo.
“Es un gran hito científico”, valoró Carlos Hidalgo, del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), en declaraciones realizadas el lunes a Science Media Center cuando se filtró la noticia de que se había logrado la ignición en el experimento de fusión nuclear. “La consecución práctica de la energía de fusión nuclear es uno de los grandes desafíos de la humanidad del siglo XXI”.
Según Gianluca Gregori, de la Universidad de Oxford, “aunque esto todavía no es una central eléctrica viable, el camino para el futuro está mucho más claro”.
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