EEUU confirma un gran paso para lograr energía limpia e inagotable con la fusión nuclear: “Hemos simulado una estrella”

El sueño de la fusión nuclear, una forma de energía limpia, inagotable y barata está hoy más cerca. Tal y como avanzó el fin de semana la prensa estadounidense, este martes la Secretaria de Energía de EEUU, Jennifer Granholm, ha confirmado “un gran avance científico”: un equipo del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en California ha logrado por primera vez conseguir la llamada ‘ignición’: fusionar núcleos de átomos produciendo más energía de la que cuesta inducir esa reacción.

Se ha conseguido “simular brevemente una estrella”, ha resumido la subsecretaria de Seguridad Nuclear de EEUU, Jill Hruby. Este avance “entrará en los libros de historia”, ha resumido Granholm. Ahora, por primera vez –desde que en los años 50 del siglo XX se comenzó a perseguir este objetivo– se ha logrado una ganancia neta de energía. El avance, no obstante, todavía no ha sido publicado en ninguna revista científica por lo que no existe una validación independiente del mismo.

“Esto ha llegado después de 60 años de experimentación”, ha dicho Jill Hruby para subrayar el largo camino científico seguido hasta este momento. “Se ha llegado por el trabajo acumulado que se ha hecho antes. Y el incansable esfuerzo de cientos de personas”.

Los investigadores del LLNL, indican en una nota de prensa, han empleado 2,05 megajulios (MJ) para desencadenar la fusión de núcleos y dicen haber obtenido 3,15 MJ. Es decir, una ganancia neta de 1,1 MJ. En los últimos días se hablaba de cifras más modestas, con una ganancia neta menor (en concreto de 0,4 MJ)

“La ignición es el primer paso”, han explicado los científicos del LLNL. A partir de aquí “hay que hacer muchas cosas para comercializar esta energía”, han añadido. Entre ellas, hay que conseguir muchas igniciones por minuto y el material “resistente” para poder hacerlo. “Tomará alguna década de inversiones, pero no creo que sean seis ni cinco”, han vaticinado.

La información sobre esos resultados llevaba días poblando los correos electrónicos de los investigadores especializados en física nuclear de medio mundo (el hito se habría alcanzado el día 5 de diciembre). Ahora, ha sido confirmada en una rueda de prensa que ha concitado una enorme expectación internacional.

Este avance ha sido saludado por la Administración Biden como un gran éxito de los proyectos científicos financiados con dinero público. El anuncio sitúa a EEUU en cabeza de una carrera en la que compiten las grandes potencias.

El hito se ha realizado en una infraestructura del LLNL llamada ‘Instalación Nacional de Ignición’ (NIF, en sus siglas inglesas). Con un coste de 3.500 millones de dólares de fondos federales, en ese recinto –entre otras áreas– se prueba armamento nuclear.

Un ‘pequeño Sol’

La fusión nuclear es el mismo proceso por el que el Sol y otras estrellas producen energía. Básicamente consiste en la fusión de los núcleos de átomos de elementos ligeros. En el caso del Sol –y del experimento del LLNL–, átomos de hidrógeno o de sus isótopos: deuterio y tritio.

La radiación solar que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor proviene de ese proceso de fusión nuclear. En el caso del Sol, esa fusión de núcleos de átomos de hidrógeno los convierte en helio. La masa del helio es inferior a la de los átomos de hidrógeno por lo que, siguiendo la famosa ecuación de Einstein que muestra la equivalencia entre la masa y la energía (E=mc²), esa masa de hidrógeno que resulta de su fusión en helio se transforma en energía.

Hasta ahora, y desde hace décadas, inducir la fusión nuclear en la Tierra requería unas condiciones físicas que consumían más energía que la que esa reacción producía. Los especialistas consultados por los medios en los últimos días coinciden en valorar el hito, pero advierten de que todavía queda mucho recorrido hasta que la energía de fusión nuclear pueda usarse de manera controlada y suministrar electricidad a la red.

A diferencia de los combustibles fósiles, la fusión nuclear no genera gases de efecto invernadero; tampoco produce residuos radiactivos. Hasta la fecha, y frente a la fusión de núcleos, la única energía nuclear viable se basa en el proceso opuesto: la fisión de núcleos (la palabra fisión es de la misma familia que fisura).

La energía de fisión se logra dividiendo el núcleo de átomos de elementos pesados, como el uranio y el plutonio. Es una fuente de energía sucia –porque genera residuos radiactivos dañinos para la vida– y peligrosa –porque se produce en plantas atómicas sujetas a accidentes, como los de Chernóbil o Fukushima–, aunque no emita gases de efecto invernadero (como el CO2) en su obtención.

Fusión mediante láser

Para conseguir que los núcleos de hidrógeno se fundan es necesaria una elevada cantidad de energía que los aproxime tanto que los convierta en plasma (una especie de gas cargado eléctricamente). En el caso del logro confirmado hoy, los investigadores han calentado los átomos impactando el haz de uno de los mayores láseres del mundo sobre las partículas de los isótopos de hidrógeno: esto provoca su implosión en forma de plasma, haciéndolas más densas, con lo que se provoca la fusión. De ahí que este proceso, en el que las altas temperaturas juegan un papel esencial, se denomine también fusión termonuclear.

Además del método empleado en Estados Unidos, un megaproyecto internacional –formado por 35 países– trabaja en una alternativa termonuclear al láser, la llamada fusión por confinamiento magnético.  En este método, es un campo magnético el que atrapa las partículas eléctricamente cargadas del plasma.

El dispositivo que genera ese campo magnético tiene forma toroidal. Se llama Tokamak y fue concebido en los años 50 por ingenieros soviéticos. Eso es precisamente el ITER, el reactor experimental internacional cuya construcción arrancó en 2013 Cadarache (Francia) y cuya culminación se espera para 2025. En este proyecto colaboran China, la Unión Europea, Estados Unidos, Rusia, India, Japón y Corea del Sur, entre otros países. El presupuesto comprometido supera los 22.000 millones de euros, fundamentalmente de dinero público.