La nueva revolución energética podría acercarse, pero más lentamente de lo que el medio ambiente necesita.
Alberto Corbi,
Jesús Martín Orbea Alumno del grado en Física de UNIR
Creado:16.08.2024
La fusión fría o fusión a baja temperatura ha sido objeto de debate desde su propuesta inicial en la década de 1980. La fusión nuclear consiste en "fusionar" (unir) dos átomos (habitualmente isótopos de hidrógeno) para obtener otro átomo de helio (más pesado).
Esta reacción genera calor (es exotérmica). La principal ventaja de una hipotética central nuclear de fisión es que los elementos con los que se produce esta energía son elementos mucho menos peligrosos que los de las centrales actuales (hidrógeno y helio, muy presentes a nuestro alrededor en el día a día). La desventaja: es necesario acercar mucho estos átomos de hidrógeno para que se anexionen y conformen un bello e inocuo átomo de helio (y mucha energía sobrante, que es la que aprovechamos en la práctica). Para lograr esta extrema vecindad entre átomos son obligatorias grandes presiones (y enormes temperaturas) que, actualmente, solo se pueden conseguir mediante una técnica llamada confinamiento magnético.
En este proceso se crean densos haces toroidales de átomos de hidrógeno con diferentes imanes para confinarlos y reducirlos a un estado de la materia conocida como plasma (donde protones y electrones van por separado). El nuevo fluido es el combustible de la fusión.
Recreación de la fusión de dos átomos de hidrógeno. Fuente: Bing / Alberto Corbi.Bing / Alberto Corbi.
Fusión vs. Fisión
Hoy en día, las centrales nucleares funcionan con el mecanismo físico inverso, esto es, mediante fisión nuclear. En ellas, en vez de unir dos átomos ligeros y aprovechar el calor resultante para mover una turbina que genere energía, lo que hacen es romper átomos, principalmente de uranio o plutonio (muy pesado) para generar el calor. Esta energía calórica se usa para gasificar el agua en un motor de vapor convencional, el cual, eventualmente producirá electricidad mediante turbinas. Además, en las centrales actuales, la generación del calor se mantiene mediante reacciones en cadena que necesitan de un estricto control de los neutrones que mantienen la reacción en marcha. Estos mecanismos de supervisión sirven tanto para regular la intensidad de las reacciones como para detener el reactor si fuera necesario.
Volviendo al tema que nos atañe, la fusión nuclear, recientemente se ha dado un avance tecnológico importante. Este implica la fusión nuclear a temperaturas y presiones relativamente bajas en comparación con la fusión basada en confinamiento magnético descrita más arriba.
Centrales nucleares de fisión vs. Centrales de fusión. Fuente: Bing / Alberto Corbi
Hacia una fusión rentable mediante jaulas ópticas
En esta nueva técnica se utilizan varios láseres para confinar isótopos de hidrógeno y acercarlos lo suficiente para lograr la ansiada fusión. Es lo que se denomina una jaula láser o trampa óptica. En diciembre de 2022, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) anunciaba que, por fin, habían logrado, en un experimento aislado y durante tan solo un instante de tiempo (determinado por un único pulso de luz), que la energía necesaria para el confinamiento del combustible había sido menor que la generada por la propia fusión, abriendo la puerta a la viabilidad práctica de esta técnica.
Recreación de una jaula óptica. Fuente: Bing / Alberto Corbi
Las luces y sombras del anuncio
Pese al gran avance, los investigadores del LLNL confiesan que se necesitan muchos avances científicos y tecnológicos para lograr una fusión fría inercial, esto es, que la jaula láser sea tan pequeña que las partículas no puedan evitar chocar entre sí, y que además sea simple y asequible. En el mencionado ensayo, la energía entregada a los isótopos de hidrógeno fue de 2.05 MJ y el proceso de fusión generó 3.15 MJ (aproximadamente la misma energía que generaría una pila AA durante poco más de un mes), es decir: un balance positivo de 1.05 MJ. Este hito sería una noticia aún más alentadora si, en vez de un único pulso, esta jaula pudiera mantenerse en el tiempo de manera sostenida.
Debe tenerse en cuenta que este logro se ha conseguido con el sistema láser más potente del mundo (del tamaño aproximado de un estadio de fútbol) y, como decíamos, con un pulso electromagnético aislado e instantáneo. Aunque es un inicio humilde, este experimento sirve como base para futuros avances y una nueva fuente de energía más limpia y segura que algunas actuales (incluso más pura todavía que las energías limpias o renovables).
Fisión nuclear.Eugenio Bing
Hacia un futuro realista
La necesidad de encontrar nuevas fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente hace que, por pequeños que sean los avances en el campo de la fusión fría, estos se celebren a lo grande. Por pequeños que parezcan los pasos que se dan, la ciencia avanza firme pero segura, y contribuye a que estemos un poco más cerca del objetivo final.
Aunque el Lawrence Livermore no ha presentado un avance listo para su despliegue a nivel práctico, sí ha demostrado que, con mejoras, en la técnica la fusión fría podría ser viable. El que la fusión fría abandone el ámbito experimental y sea una nueva fuente de energía accesible a nivel comercial depende ahora de las mejoras tecnológicas y del diseño de nuevas formas de confinamiento láser.
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UNIR-MUY INTERESANTE
Este texto ha sido escrito conjuntamente entre alumnos y claustro de la Escuela Superior de Ingeniería y Tecnología de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR). El artículo forma parte de la colaboración entre MuyInteresante y el Grado en Física de UNIR.
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