El experimento de energía de fusión en el Reino Unido bate su antiguo récord en un gran paso adelante
A finales del siglo pasado, el Joint European Torus (JET), cerca de Oxford (Reino Unido), produjo 22 megajulios de energía en lo que fue, en su momento, un récord de potencia de fusión.
Ahora, las mejoras experimentales han puesto la instalación a la altura de la tecnología prevista para un gran proyecto internacional, lo que ha permitido producir casi el triple de esa cantidad de energía.
Los avances suponen un gran paso adelante para la fusión basada en tokamak, acercándonos cada vez más a un punto de equilibrio en el que podamos cosechar un flujo de energía casi interminable sin el coste de las emisiones contaminantes o las grandes cantidades de residuos radiactivos.
«Lo que hemos aprendido en los últimos meses nos facilitará la planificación de experimentos con plasmas de fusión que generen mucha más energía de la que se necesita para calentarlos», afirma Sibylle Günter, directora científica del Instituto Max Planck de Física del Plasma.
Los tokamaks podrían ser el caballo de batalla para alcanzar este hito en la producción de energía. Formados por un toro relativamente sencillo rodeado por un banco de imanes muy potentes, facilitan la fusión canalizando ráfagas de hidrógeno calentado hasta disolverse en un plasma.
Lo que podría parecer relativamente sencillo es todo lo contrario. Mantener esa corriente de plasma estable durante el tiempo suficiente para extraer suficientes neutrones portadores de energía requiere un gran ajuste de la tecnología.
En el marco de la «hoja de ruta hacia la fusión» de Europa, proyectos como el JET desempeñan un papel fundamental en la superación de esta letanía de obstáculos. Aunque el gran juego está aún por llegar.
Una colaboración internacional llamada ITER está construyendo en el sur de Francia el mayor tokamak jamás visto, que podría generar la friolera de 500 megavatios de potencia a partir de sólo 50 megavatios de calentamiento inicial.
En la actualidad, la mayor parte de la investigación sobre la fusión utiliza formas comunes de hidrógeno con un solo protón en su núcleo (llamado protio), o una forma algo más rara con un protón y un neutrón (llamada deuterio).
Esto es suficiente para limar las arrugas hasta que tengamos la fusión resuelta. Pero para que nuestro reactor de fusión funcione de verdad, necesitaremos un recurso aún más escaso que lleve un neutrón más: una forma de hidrógeno llamada tritio.
El ITER pretende experimentar con combinaciones de tritio y deuterio antes de 2035 y, con suerte, conseguir reacciones de plasma autosostenibles que liberen más energía de la que consumen.
Es un objetivo elevado que dependerá de un poco de orientación de proyectos más pequeños como el JET.
El JET destaca por ser un tokamak capaz de utilizar ambos materiales, lo que permite a los investigadores empezar a comprender sus características nucleares únicas.
En 1997, el proyecto alcanzó un récord de producción de energía en forma de neutrones liberados, proporcionando el equivalente a 4,4 megavatios de potencia durante una media de 5 segundos.
Desde entonces, han estado retocando los diseños, incluida la sustitución del revestimiento de carbono por una mezcla de tungsteno y berilio. Aunque el nuevo material es más resistente y no actúa como una esponja de hidrógeno en la forma en que lo hace el carbono, sí afecta al movimiento del plasma.
Finalmente, tras un gran trabajo de modelización, los experimentos han confirmado las predicciones de nuevos límites en la producción de energía de este potente dúo de isótopos de hidrógeno, batiendo el antiguo récord con una producción de 59 megajulios.
Todavía no es suficiente para perpetuar la fusión en curso, y mucho menos para liberar más energía de la necesaria. Para eso necesitaremos algo mucho más grande, pero no deja de ser un logro importante.
«En los últimos experimentos queríamos demostrar que podíamos crear mucha más energía incluso en condiciones similares a las del ITER», afirma la física Athina Kappatou, del Instituto Max Planck de Física del Plasma.
Una vez que la producción de energía está en el punto negro, un excedente de neutrones liberados por el bucle de plasma del tokamak puede dirigirse a una fina capa de litio, que a través de la fisión nuclear se descompondrá para proporcionar una fuente más lista de tritio.
En teoría, todo parece muy sencillo. Pero si hemos aprendido algo del estudio de la fusión, aprovechar los propios planos del Sol para la generación de energía es cualquier cosa menos un camino de rosas.
Afortunadamente, las instalaciones de todo el mundo están encontrando poco a poco la manera de resolver los numerosos problemas, elevando las temperaturas y buscando la manera de mantener tiempos de reacción más largos.
Juntos, podríamos conseguir la fuente de energía limpia y prácticamente ilimitada que tanto necesitamos.
