El esperado “matrimonio nuclear”

El mundo sufre hoy un gran crisis energética con múltiples consecuencias: económica, social, medioambiental,… La búsqueda de fuentes de energía descentralizadas y respetuosas con el medio ambiente se antoja cada vez más necesaria. Por eso la comunidad científica celebra un importante hito: el desarrollo de un reactor de fusión nuclear que por primera vez proporciona una ganancia neta de energía. En estas líneas trataremos de explicar el hallazgo y su trascendencia.

Como el propio término sugiere, fusión nuclear hace referencia a la unión o “matrimonio” de núcleos atómicos. Durante la fusión se unen núcleos de átomos ligeros (como el hidrógeno en sus diferentes variantes, conocidas como isótopos) para generar núcleos más pesados. En ese proceso ocurre algo curioso: la masa del núcleo resultante de la fusión no coincide con la suma de las masas de los núcleos fusionados, sino que puede ser menor. Es como si “1 más 1 no fuesen dos sino 1,9”. ¿Y qué sucede con la masa perdida? Esa masa es ahora energía, una cantidad de energía que se puede calcular con la ecuación de la física más famosa de todos los tiempos, dictada por Albert Einstein. Esta ecuación nos dice que la cantidad de energía es igual a esa masa perdida multiplicada por una cantidad muy grande, el cuadrado de la velocidad de la luz. Por ello, aunque la masa sea pequeña, el producto resultante o cantidad de energía generada puede ser muy grande. Y esto es lo ocurre en cada instante en nuestro Sol y otras estrellas. Se fusionan núcleos de átomos de hidrógeno generando núcleos más pesados (correspondientes a átomos de helio), liberando en este proceso una gran cantidad de energía en forma de radiación electromagnética. Esta radiación alcanza la superficie terrestre, percibiéndola como luz y calor, y haciendo posible la vida en nuestro planeta. Somos “hijos” de un fantástico y gigante reactor nuclear: nuestro Sol.

Iluminado por los rayos de Sol corre por la selva un guepardo en busca de su presa (una gacela). Tras una ergonómica y eficiente carrera el guepardo logra capturar a la gacela. El guepardo no tiene instinto asesino: simplemente necesita capturar a la gacela para comerla y obtener energía. Pero fijémonos en la aparente paradoja: para generar energía comiendo a la gacela, previamente tiene que gastar energía corriendo detrás de la misma. Afortunadamente el guepardo genera más energía comiendo a la gacela que la que pierde corriendo detrás de ella: el balance energético neto es positivo. Eso ha permitido al guepardo sobrevivir a lo largo de los tiempos.

Algo similar al guepardo ocurre con la fusión nuclear. Para generar energía de la misma previamente hay que gastar energía recreando las condiciones para inducirla. Es necesario alcanzar temperaturas de millones de grados para que los núcleos se fusionen. Es entonces cuando se forma un “plasma”, una especie de “sopa de partículas” que debe estar “levitando” para no tocar las paredes del reactor nuclear, pues de lo contrario lo fundiría. Y es en ese plasma donde se producen los “matrimonios nucleares”. En realidad se gasta más energía en el proceso de calentamiento y levitación que la que luego se libera tras la fusión nuclear. El balance energético es negativo y por lo tanto no se genera energía neta.

Por primera vez los científicos han logrado revertir este proceso y conseguir un balance energético positivo, una ganancia neta de energía. Para lograrlo han utilizado una aproximación diferente conocida como “fusión por confinamiento inercial”. Bombardearon a los núcleos atómicos con un láser muy potente para generar el plasma. Ese plasma está confinado en un espacio muy reducido, provocando múltiples “encuentros” entre los núcleos y “propiciando y forzando el matrimonio nuclear”. La energía necesaria para alimentar al láser fue de 2,1 megajulios, mientras que la energía liberada tras la fusión nuclear fue de 2,5 megajulios. Se consigue por lo tanto un balance energético positivo de 0,4 megajulios. Incluso han logrado ya batir este récord en recientes experimentos, generando 3,15 megajulios a partir de 2,05 megajulios. ¡Estos logros representan un fascinante hito en la historia de la Ciencia y la Tecnología! Nos invitan a soñar con la fusión nuclear como posible recurso energético del futuro. Obviamente aún queda mucho por recorrer para que la fusión nuclear sea una realidad en el mercado energético y no solo en los laboratorios, pero ya se ha puesto la primera piedra. ¡Hemos construido un eficiente “Sol en miniatura” en nuestro planeta!

*Investigador y divulgador científico