La fusión nuclear es un proceso que consiste en unir dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado, liberando una gran cantidad de energía. Se trata de la misma reacción que ocurre en el Sol y en las estrellas, y que podría ser una fuente de energía limpia, segura y prácticamente inagotable. Sin embargo, para lograr la fusión nuclear en la Tierra se requieren condiciones extremas de temperatura y presión, que suponen un gran desafío tecnológico y científico.
El récord de Corea del Sur: 30 segundos a 100 millones de grados
Uno de los proyectos más ambiciosos y prometedores en el ámbito de la fusión nuclear es el Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), un reactor experimental de tipo tokamak situado en Corea del Sur. Un tokamak es un dispositivo que utiliza campos magnéticos para confinar un plasma (un gas ionizado) en forma de anillo, donde se producen las reacciones de fusión. El KSTAR es uno de los pocos tokamaks del mundo que utiliza imanes superconductores, lo que le permite generar campos magnéticos más intensos y estables.
En abril de 2023, el KSTAR logró un hito histórico al mantener una reacción de fusión a una temperatura superior a los 100 millones de grados Celsius durante 30 segundos . Se trata de la temperatura más alta jamás alcanzada por un reactor de fusión, y casi siete veces mayor que la del núcleo del Sol. Además, el KSTAR consiguió por primera vez obtener un balance energético positivo, es decir, que la energía liberada por la fusión fuera mayor que la energía consumida para generarla. Este resultado supone un gran avance hacia el objetivo de lograr una fusión nuclear sostenible y eficiente, y sitúa al KSTAR como uno de los líderes mundiales en este campo.
El avance teórico de Estados Unidos: una nueva ecuación para predecir el confinamiento del plasma
Otro aspecto clave para el desarrollo de la fusión nuclear es el estudio teórico del comportamiento del plasma, que es el medio donde se producen las reacciones de fusión. El plasma es un estado de la materia muy complejo y dinámico, que depende de múltiples factores físicos y químicos. Uno de los principales retos es predecir cómo se confina el plasma dentro del reactor, es decir, cómo se evita que se escape o se degrade por las pérdidas de calor o las turbulencias.
En octubre de 2023, un equipo de investigadores del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), en Estados Unidos, publicó una nueva ecuación que permite predecir con mayor precisión el confinamiento del plasma en los reactores de tipo tokamak. La ecuación se basa en datos experimentales obtenidos de varios tokamaks del mundo, incluyendo el KSTAR, y tiene en cuenta factores como la forma y el tamaño del reactor, la intensidad del campo magnético, la densidad y la temperatura del plasma, y la potencia inyectada. La ecuación es más simple y general que las anteriores, y podría ayudar a optimizar el diseño y el funcionamiento de los futuros reactores de fusión.
El proyecto internacional: ITER, el mayor reactor de fusión del mundo
El proyecto más ambicioso y esperado en el campo de la fusión nuclear es el International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), un reactor experimental de tipo tokamak que se está construyendo en Francia con la participación de 35 países. El ITER será el mayor y más potente reactor de fusión del mundo, con una capacidad para generar unos 500 megavatios de potencia térmica a partir de unos 50 megavatios de potencia eléctrica. Su objetivo es demostrar la viabilidad científica y tecnológica de la fusión nuclear como fuente de energía.
El ITER comenzó su construcción en 2007 y se espera que esté terminado en 2025. Su primera operación con plasma está prevista para 2026, y su primera operación con combustible de fusión (una mezcla de deuterio y tritio) para 2035. El ITER será un paso crucial para el desarrollo de la fusión nuclear, ya que permitirá estudiar y resolver los principales desafíos que plantea esta tecnología, como el control del plasma, la producción y el manejo del combustible, la seguridad y el medio ambiente, y la integración con la red eléctrica.
La fusión nuclear es una de las opciones más prometedoras para satisfacer la creciente demanda de energía del mundo, sin emitir gases de efecto invernadero ni generar residuos radiactivos. Sin embargo, se trata de una tecnología muy compleja y desafiante, que requiere de grandes inversiones y esfuerzos científicos y tecnológicos. En los últimos años, se han logrado importantes avances tanto a nivel experimental como teórico, que acercan cada vez más el sueño de recrear el Sol en la Tierra. El KSTAR, el PPPL y el ITER son algunos de los proyectos que lideran esta carrera hacia la fusión nuclear, que podría ser una realidad en las próximas décadas.
