Fusión nuclear, un filón en desarrollo para la producción de energía eléctrica
ERM/DICYT ¿Por qué se obtiene energía a partir de la unión de núcleos? ¿En qué condiciones debe estar la materia para que sean posibles esas reacciones nucleares? ¿Qué soluciones investiga la ciencia desde hace medio siglo para conseguir esas condiciones? A estas preguntas ha dado hoy respuesta en Burgos el director del Instituto de Fusión Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid, Manuel Perlado, en el marco del XX ciclo de divulgación científica organizado por Caja de Burgos. Según adelantó a DiCYT, bajo el título Un láser gigantesco para imitar a las estrellas, el científico explicó esta variante de la energía nuclear que presenta claras ventajas frente a la fisión, esto es, las reacciones nucleares que nos resultan más familiares y que encontramos en cualquier central, como por ejemplo, Santa María de Garoña.
La fisión nuclear consiste en romper los núcleos y a partir de esa reacción obtenemos energía. Por el contrario, la fusión parte de la unión de núcleos para lo cual necesita unas condiciones de temperatura y densidad mucho más rigurosas. Estamos hablando de que la materia precisa estar elevada a densidades similares a las que hay en el centro del sol (de 600 a 1.000 gramos por centímetro cúbico, cuando las que manejamos en nuestra vida son de 1 a 10 o de 1 a 20) y temperaturas de cientos de millones de grados. En la ruptura del núcleo, cuanto más pesado sea éste más fácil resulta la operación; por eso se emplean elementos como el uranio o el plutonio. Sin embargo, la unión resulta menos costosa con núcleos ligeros y por eso el más apto para la fusión es el hidrógeno. En concreto se trabaja con dos de los isótopos del hidrógeno, que son el deuterio y el tritio, y de esta reacción “se obtiene mayor cantidad de energía por unidad de masa que con la fisión nuclear”, aseguró Manuel Perlado.
Tres conceptos se manejan para justificar el interés de científicos e ingenieros por la fusión nuclear, frente a la fisión: el combustible que se utiliza para llevar a cabo la reacción que después generará energía, la seguridad y los residuos. En cuanto al primero de ellos, es el hidrógeno el elemento empleado, en concreto, dos de sus isótopos que son el tritio y el deuterio. Éste es tremendamente abundante en la naturaleza y lo encontramos en el agua del mar. Para que nos hagamos una idea, si la electricidad que el ser humano necesitó para abastecerse en el año 2000 estuviera generada por centrales nucleares de fusión “tendríamos deuterio para abastecer a la humanidad durante millones de años y cubrir así el consumo de electricidad”, aseveró el director del Instituto de Fusión Nuclear. El otro elemento que se emplea en la fusión, el tritio, no existe en la naturaleza pero puede ‘autofabricarse’ a partir del litio, que encontramos en el agua del mar y en la corteza terrestre. El único inconveniente es que es un material cada vez más cotizado debido a la proliferación de baterías elaboradas con litio.
La seguridad es otro de los puntos fuertes de la generación de energía a partir de la fusión de núcleos. Manuel Perlado lo resume explicando que lo que necesitamos es un aparato “de encender y apagar”. Un reactor nuclear de fisión es autosostenido, es decir, se alimenta a sí mismo y se controla que no haya reacciones en cadena que se disparen y desemboquen en una explosión. Sin embargo, la unión de los núcleos se produce mediante sistemas externos de apagado y encendido. Tan sencillo, insiste Manuel Perlado, como que “si le doy al ON, funciona; y si le doy al OFF, se apaga. Es de absoluta seguridad intrínseca”, sentenció el investigador.
Por último, la fusión nuclear tiene mucho que decir en cuanto a los residuos, la parte más controvertida de la generación de este tipo de energía por fisión. La reacción que desencadena la fusión de los núcleos carece intrínsecamente de elementos radiactivos porque la partícula fundamental que resulta de ello es un neutrón. Sin embargo, el neutrón cuando irradia núcleos perfectamente estables puede convertirlos en isótopos radiactivos. Aun así, esos residuos radiactivos representan una cantidad “absolutamente ridícula” respecto a las que se manejan ahora resultado de la fisión; ridícula, pero no despreciable, apunta Manuel Perlado, por lo que no se pueden descuidar esos residuos. Por eso, buena parte de la investigación en fusión nuclear tiene que ver con materiales cuyos núcleos no pasen a ser radiactivos al ser irradiados por neutrones. Perlado piensa por ejemplo en elementos compuestos por carbono y silicio. En cuanto a los residuos radiactivos actuales, este experto en fusión nuclear, considera que pueden ser destruidos mediante el ataque con partículas (como neutrones) que los convertirían de nuevo en elementos estables. “De hecho, hay investigaciones muy serias en este sentido”, afirmó.
La fusión nuclear, hoy
Actualmente, la fusión nuclear no está todavía en condiciones de poder conectar una planta de potencia a la red eléctrica, “aún nos faltan algunas décadas”, subrayó Manuel Perlado, pero ya hay instalaciones que demuestran la eficacia de esta forma de producir energía. A pesar de requerir unas condiciones muy duras en cuanto a temperatura y densidad, lo que significa un elevado consumo de energía para conseguirlo, las futuras plantas basadas en la fusión conseguirán más energía que la que necesitan para dar a la materia las condiciones en las que esa fusión sea posible.