Un tokamak es uno de los ingenios más alucinantes de la ciencia actual. Lleva la tecnología a los límites del conocimiento humano. Hay varios en marcha, en distintos países. Básicamente, es un contenedor que permite albergar una estrella artificial en la Tierra.

El tokamak fabrica una mini estrella doméstica, capaz de producir el sueño más ansiado en esta era tóxica: energía limpia, impoluta, sin residuos, y barata, porque el combustible requerido es hidrógeno, agua al fin y al cabo, que abunda.

Contener una estrella significa conseguir, y no es un error, tener dentro de una urna algo que se calienta a 160 millones de ° C . Por ahora se ha conseguido mantener esta temperatura durante 20 segundos en el reactor ESTE de China, el récord por ahora. Mantener ese calor en periodos prologados significa energía disponible, barata y limpia a lo bestia. Ese es el objetivo.

La estrella se consigue calentando átomos de hidrógeno, básicamente, calentando agua.

Imaginen que aún no se hubiera inventado la luz eléctrica, que aún nos moviéramos a tientas en la noche. Conseguir la fusión nuclear supondrá un avance para la humanidad de la misma magnitud.

Un día, posiblemente dentro de cuarenta o cincuenta años, quizá antes, se pondrá en marcha la primera central de fusión nuclear del mundo. No habrá mejor noticia para la humanidad ni para el planeta, y los primeros pasos se están dando en un tokamak.

En la década de 1950, los investigadores comenzaron a buscar posibilidades de replicar el proceso de fusión nuclear en la Tierra. Y en 1950, los soviéticos Andrei Sakharov e Igor Tamm diseñaron el primer dispositivo de fusión por confinamiento magnético , el tokamak.

Cómo funciona un tokamak común

Hace falta un esfuerzo tremendo para mantener las intensas presiones y temperaturas requeridas para una “estrella artificial” aquí en la Tierra. Un tokamak puede sostener corrientes de plasma con corrientes eléctricas iguales a los rayos de tormenta más poderosos, a niveles de megaamperios.

Un tokamak se basa en una cámara de vacío en forma de rosquilla, y unos imanes que generan un campo magnético.

Una vez comprobado que todo está al vacío, se cargan los sistemas magnéticos y se introduce el combustible gaseoso (típicamente hidrógeno).

El gas se somete a calor y presión extremas, hasta que se convierte en plasma, es decir, un gas caliente cargado eléctricamente. Este plasma es similar al que se encuentra en el núcleo de las estrellas.

Para conseguir ese plasma, hay que aplicar una corriente eléctrica al sistema. La intensidad de la corriente llega a 2,6 millones de amperios al comienzo de la descarga y 4.8 millones al final. Esto descompone e ioniza el gas.

Las temperaturas dentro de un tokamak deben alcanzar al menos 150 millones de ° C para convertir el gas en plasma y que se produzca la reacción de fusión.

Las partículas de plasma energizadas chocan y se calientan. Las temperaturas dentro de un tokamak deben alcanzar al menos 150 millones de ° C para convertir el gas en plasma y que se produzca la reacción de fusión. Estas altas temperaturas son diez veces mayores que las del núcleo del Sol.

En estas condiciones, las partículas altamente energizadas, en lugar de repelerse como ocurre de un modo natural cuando chocan, se fusionan, y esta fusión libera enormes cantidades de energía.

Cómo contener una estrella

Las paredes del tokamak están recubiertas en su interior por bobinas en forma de D que generan un campo magnético (campo magnético toroidal).

En el centro hay un solenoide, una bobina central (un imán que transporta corriente eléctrica) que crea un campo poloidal.

Para que nos hagamos una idea, el solenoide de ITER, el imán superconductor más grande jamás construido hasta ahora, producirá un campo de 13 tesla, equivalente a 280.000 veces el campo magnético de la Tierra.

Un tercer conjunto de bobinas magnéticas crea un campo poloidal exterior para dar forma a ese plasma, y logra mantenerlo en el centro de tokamak.

Ese campo magnético es el que logra mantener confinado el plasma. Ya tenemos la estrella aislada.

La energía resultante tendrá a partir de aquí el proceso común, servirá para calentar agua y producir vapor que impulsa turbinas para generar la electricidad que consumimos.

La viuda del inventor del tokamak reivindica el invento

Como curiosidad, la esposa del investigador soviético Andrei Sakharov publicó una carta en la revista Physic Today, en la que pedía que se hiciera público que su marido fue el inventor del tokamak.

El papel de Sakharov se ocultó inicialmente debido a la naturaleza altamente secreta de su trabajo en armas nucleares

La viuda de Sakharov explicaba en su carta que: “En la URSS, el papel de Sakharov se ocultó inicialmente debido a la naturaleza altamente secreta de su trabajo en armas nucleares, y luego debido a su expulsión de la élite soviética en 1968 cuando tomó una posición pública sobre los derechos humanos y otras cuestiones políticas. Ahora no hay razón para ocultar que él fue el creador”.

Un tokamak modelo, el JET

El récord mundial de energía de fusión conseguida actualmente corresponde al tokamak europeo JET. En 1997, JET produjo 16 MW de energía de fusión. ITER está diseñado para producir 500 MW.   JET  consume una energía eléctrica superior a 700 millones de vatios en cada impulso de operación que dura varios segundos.

La temperatura objetivo del ITER es 150 millones de ° C (270 millones de ° F). La instalación ESTE de China, que es un contribuyente clave al proyecto ITER, ya ha alcanzado esta marca, 160 millones de ° C (288 millones de ° F) durante 20 segundos según experimentos separados anunciados en mayo pasado .

A día de hoy, la energía que necesitan todos los tokamak en prueba es mayor que la que producen. Pero, según avisan, esta generación de humanos va a conocer la fusión nuclear como fuente de energía comercial. A veces, dan ganas de volver a nacer en el futuro.