Récord histórico para la fusión nuclear: 59 megajulios de energía durante 5 segundos

La energía de fusión está cada vez más cerca. En el último experimento del JET, con participación española, han logrado mantener un plasma (más o menos una estrella) confinado, generando una energía de 59 megajulios, durante 5 segundos 

Durante un experimento de 1997, los investigadores de, Joint European Torus (JET) consiguieron generar 21,7 megajulios de energía mediante fusión, una marca que acaba de ser pulverizada por el récord de 59 megajulios conseguido en el nuevo experimento.

Mantener cinco segundos contenida una «estrella» en un tanque aún no es suficiente. Los retos de la Fusión nuclear como energía que alimente el futuro siguen siendo enormes. Sin embargo, cada día que pasa estamos más cerca. Conseguir la fusión nuclear es un empeño científico de la humanidad.

La fusión es el proceso que alimenta las estrellas como nuestro Sol, llamada a convertirse en una fuente de generación eléctrica ilimitada, segura y utilizando pequeñas cantidades de combustible.

Hay que alentar los núcleos reaccionantes a temperaturas unas 10 veces mayores que la del centro del Sol

La fusión es una reacción nuclear en la que dos núcleos ligeros, como son los isótopos del hidrógeno deuterio y tritio, se unen para formar otro más pesado, liberando enormes cantidades de energía. La estrategia basada en el confinamiento magnético, que es la utilizada por el JET y también ITER, requiere calentar los núcleos reaccionantes a temperaturas unas 10 veces mayores que la del centro del Sol (estimada en unos 15 millones de grados Celsius) y aislarlos térmicamente del ambiente circundante mediante un intenso campo magnético (unas 100.000 veces el campo magnético terrestre).

La materia a esas temperaturas extremas consiste en un gas altamente ionizado llamado plasma. Una central de fusión comercial utilizaría la energía producida por las reacciones de fusión para generar electricidad. La fusión tiene un enorme potencial como fuente de energía con bajas emisiones en carbono.

Se ha batido un récord histórico: 59 megajulios, mantenida durante 5 segundo

Durante un experimento de 1997, los investigadores de Joint European Torus (JET) consiguieron generar 21,7 megajulios de energía mediante fusión, una marca que acaba de ser pulverizada por el récord de 59 megajulios conseguido en el nuevo experimento. La potencia de fusión (que equivale a la energía generada por segundo) que se logró en 1997 fue de 4 megavatios en promedio, mientras que el último experimento de JET ha conseguido 11 megavatios.

El vídeo es una toma real en el JET. Muestra el momento del récord energético:

Producir reacciones de fusión es relativamente sencillo, puede realizarse en cualquier laboratorio que disponga de un pequeño acelerador. La dificultad estriba en producir un número suficiente de reacciones, de forma continua (o al menos durante largos periodos de tiempo) de tal forma que la energía producida sea mayor que la invertida en el proceso. 5 segundos aún no es suficiente. Pero avanzamos.

Los resultados son hasta ahora la demostración más clara en 25 años del potencial de la fusión para proporcionar una energía segura y con bajas emisiones de dióxido de carbono

Investigadoras españolas, del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), han participado en el experimento que se ha realizado en el Joint European Torus (JET). Los resultados son hasta ahora la demostración más clara en 25 años del potencial de la fusión para proporcionar una energía segura y con bajas emisiones de dióxido de carbono.

¿Qué es el JET?

El JET es la instalación de fusión por confinamiento magnético más grande operativa del mundo. El dispositivo JET por su tamaño y su diseño, utiliza materiales similares a los que se utilizarán en ITER, hace de esta instalación un banco de pruebas determinante para la puesta en marcha del ITER, el proyecto científico colaborativo más importante de la historia. En particular es la única instalación de fusión en el mundo que, a día de hoy, puede usar la misma combinación de deuterio y tritio necesaria en los reactores de fusión.
Las investigadoras del CIEMAT Elena de la Luna, que ha actuado como una de las jefas de grupo (task force leaders) de la campaña experimental, y Emilia Rodríguez Solano, coordinadora científica de varios experimentos, pertenecen al grupo científico internacional del consorcio EUROFusion, que ha participado en los recientes experimentos llevados a cabo en el dispositivo europeo JET.

El camino hacia el ITER

El récord obtenido en JET es el resultado de los avances de más de dos décadas en la investigación en fusión nuclear en Europa y contribuye a la preparación del proyecto internacional ITER, que es uno de los pilares del plan estratégico de EUROfusion para el desarrollo de la energía de fusión. ITER es un proyecto científico internacional diseñado para demostrar la viabilidad científica y tecnológica de la energía de fusión, que será la mayor instalación experimental de fusión del mundo.

En JET se ha utilizado la mezcla de combustible de fusión de deuterio y tritio, la prevista para el experimento ITER

En JET se ha utilizado la mezcla de combustible de fusión de deuterio y tritio, la prevista para el experimento ITER. Según ha explicado De la Luna, JET es el dispositivo que más se acerca a ITER por su tamaño y su diseño, por lo que los resultados obtenidos en JET “permiten preparar ITER con datos mucho más relevantes que hasta ahora no teníamos”. Además, JET es el único dispositivo en fusión que puede utilizar tritio a día de hoy, ha añadido la investigadora.

Rodríguez Solano ha destacado la contribución de la investigación básica, que facilita el acceso a la fusión en JET y que lo hará en ITER en el futuro. “Ha sido emocionante y agotador realizar este trabajo con un equipo internacional de 50 personas”, ha señalado la investigadora.

El consorcio EUROfusion

El consorcio EUROfusion, cofinanciado por la Unión Europea, integra a 4.800 expertos, estudiantes y personal técnico de 28 países. Aproximadamente 140 de ellos están adscritos al CIEMAT y otros 150 a otros centros de I+D, universidades e industrias españolas. Dentro del consorcio, las investigadoras Mervi Mantsinen, del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), y Eleonora Viezzer, del grupo de Plasma Science and Fusion Technology de la Universidad de Sevilla, son coordinadoras científicas de dos de los experimentos en JET.

En un contexto de mitigación de los efectos del cambio climático mediante la descarbonización de la generación de energía, estos resultados constituyen un paso fundamental en la hoja de ruta científico-tecnológica de la fusión nuclear como medio seguro, eficiente y de bajas emisiones para hacer frente a la crisis energética mundial.

El director general del ITER, Bernand Bigot, ha explicado que “un pulso sostenido de fusión de deuterio-tritio a este nivel de potencia, casi a escala industrial, supone una confirmación rotunda para todos los que participan en la búsqueda global de la fusión”. “Para el proyecto ITER, los resultados del JET suponen una gran confianza en que vamos por el buen camino para demostrar la viabilidad de la energía de fusión”, ha señalado.