Los avances científicos en los reactores de fusión termonuclear, la misma que alimenta al sol, podría iluminar nuestros hogares en dos décadas
La energía de fusión es el proceso que alimenta a las estrellas, incluyendo al sol. En este proceso, núcleos de átomos ligeros se combinan a temperaturas y presiones extremas, liberando una enorme cantidad de energía. A diferencia de la fisión, que divide átomos pesados y genera residuos radiactivos de larga duración, la fusión produce energía más limpia, con residuos mínimos y sin riesgo de accidentes catastróficos. Para contener el plasma súper caliente necesario para la fusión, los científicos emplean dispositivos como tokamaks y stellarators, cada uno con sus desafíos y ventajas únicas.
El sueño de la energía de fusión, considerada durante décadas como una meta distante, está más cerca de convertirse en realidad, según Don Spong, teórico de la fusión en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL). Spong estima que un piloto de planta de fusión podría estar generando electricidad entre 2040 y 2045, transformando la forma en que el mundo consume energía.
El Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) que se está construyendo en Francia se ha completado en un 80%. Imagen: ITER
Desde los años 50, los gobiernos de países como Estados Unidos, Japón y la Unión Soviética han financiado experimentos de fusión, pero el progreso ha sido lento debido a la complejidad técnica y los altos costos. Sin embargo, proyectos como el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), en construcción en Francia, han acelerado los avances. Este dispositivo, basado en el diseño ruso del tokamak, está financiado por un consorcio internacional y podría generar su primer plasma de fusión en 2034, alcanzando operaciones completas con deuterio-tritio para 2039.
El ITER busca demostrar que la fusión puede generar 500 megavatios de energía térmica, 10 veces más de lo que consume, utilizando deuterio, un isótopo del hidrógeno abundante en el agua común. La clave para el éxito del reactor será un manto de litio, esencial para la creación de tritio, otro combustible de fusión.
Don Spong, teórico de la fusión del Laboratorio Nacional de Oak Ridge
Spong también destacó el papel del ORNL en el diseño y construcción de componentes críticos para ITER, mientras colabora con startups como Type One Energy. Esta compañía planea construir un reactor basado en tecnología de stellarators en Tennessee, con un inicio de construcción previsto para 2025, sujeto a aprobaciones regulatorias.
Tokamaks y Stellarators
Los tokamaks y stellarators son las tecnologías líderes para contener el plasma súper caliente necesario para la fusión. Mientras que los tokamaks operan en modo pulsado y dependen de corrientes eléctricas internas, los stellarators funcionan de manera continua utilizando solo bobinas magnéticas externas. Los stellarators, aunque más complejos de construir, ofrecen mayor estabilidad operativa, una ventaja que los posiciona como una opción prometedora para futuros reactores comerciales. Uno de ellos es el empleado en el Laboratorio Nacional de Fusión en Madrid.
En Alemania y Japón, dispositivos avanzados como el Wendelstein 7-X y el Large Helical Device han realizado avances significativos en la comprensión del comportamiento del plasma, proporcionando datos valiosos para el desarrollo de reactores comerciales.
Desafíos y futuro de la fusión
A pesar de los avances, uno de los mayores desafíos para la viabilidad de la energía de fusión es el desarrollo de materiales capaces de resistir las condiciones extremas dentro de los reactores, como altas temperaturas y radiación intensa. En este contexto, el experimento MPEX, programado para comenzar en 2027 en ORNL, investigará cómo diferentes materiales interactúan con plasmas de alta densidad y temperatura. Estos estudios podrían ser cruciales para seleccionar los materiales óptimos para las paredes internas de los reactores.
Con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU. y un creciente interés del sector privado, los avances en inteligencia artificial, superconductores y manufactura aditiva están impulsando la carrera hacia la fusión comercial. Aunque los tokamaks parecen ser la primera tecnología en llegar al mercado, los stellarators podrían ser una alternativa sólida a largo plazo.
La promesa de una fuente de energía prácticamente ilimitada, limpia y libre de carbono está más cerca que nunca, ofreciendo una solución potencial para satisfacer la creciente demanda de electricidad y mitigar el cambio climático.
