El último experimento del reactor JET, en Reino Unido, consiguió generar 59 megajulios durante 5 segundos, la mayor energía jamás alcanzada con un reactor de fusión
(ABC).- Este paso nos acerca a conseguir la energía masiva, limpia e inagotable de las estrellas aquí, en la Tierra
Sin duda, la fusión es la energía ‘de moda’: los últimos experimentos en China, Corea y, más recientemente, en Estados Unidos, han puesto en los titulares de todo el mundo los esfuerzos más punteros de los científicos para recrear la energía del Sol aquí, en la Tierra y, por supuesto, hacer realidad la promesa de una fuente masiva, limpia, segura e inagotable. Como dato: a partir de dos baterías de litio de teléfono móvil y un litro de agua podríamos generar energía para una persona durante toda su vida. Ahora, investigadores europeos (incluidos varios laboratorios de fusión españoles) han conseguido un nuevo hito en esta ‘carrera’: establecer con el reactor experimental Joint European Torus (JET) el récord de energía de fusión, generando 59 megajulios durante 5 segundos.
Aunque las cifras puedan parecer pequeñas, se trata de un paso de gigante.
En el interior de las estrellas, millones de toneladas de núcleos de hidrógeno chocan entre sí a tremendas temperaturas y presiones, uniéndose para crear un elemento más pesado y poco contaminante, el helio, y neutrones de alta energía. Es así como nuestra estrella genera de forma natural ingentes cantidades de luz y calor. En los futuros reactores de fusión esta reacción se provocará de una forma ligeramente diferente. Se utilizarán como combustible isótopos del hidrógeno, deuterio y tritio. Actualmente, el deuterio se puede conseguir del agua del mar. Pero con el tritio es un poco más complicado: se puede originar a partir del litio, que es un elemento radiactivo (si bien, de baja activación). En el futuro, la reacción de fusión provocará que se genere ‘in situ’ y de forma segura en el interior de los reactores -sería físicamente imposible que ocurriera un episodio similar al de Chernóbil o Fukushima en una planta de fusión, ya que en caso de fallo, la reacción se extinguiría por sí sola-. Pero para eso aún queda tiempo. Por ello, casi todos los experimentos hasta la fecha, incluidos los que se llevan a cabo en los famosos ‘Soles artificiales’ chinos, solo operan con deuterio. Pero no todos.
«El JET es el único que puede operar con deuterio y tritio a la vez», explica a ABC Elena de la Luna, investigadora del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) y jefa de grupo de la campaña experimental en las instalaciones del JET, ubicadas en Culham, cerca de Oxford (Reino Unido). «Pero este último es difícil de manipular, y por ello tiene que pasar por muchos controles de seguridad». Y eso lleva tiempo: el último experimento en las instalaciones con estos dos isótopos combinados tuvo lugar en 1997. Entonces se consiguió llegar hasta los 21,7 megajulios durante cinco segundos. «Además, después de aquellos experimentos, el JET se embarcó en una campaña de mejoras, incluido la instalación en la primera pared de materiales que se utilizarán en ITER y a ello le siguió una fase experimental donde tuvimos que aprender a utilizar el JET después de todos los cambios introducidos».
Y así han pasado más de dos décadas en las que, de forma paralela, también se han llevado a cabo otras pruebas que han revelado mucho acerca de la física de las estrellas. La propia De la Luna ha sido testigo de este camino, junto con Emilia Rodríguez Solano, coordinadora científica de varios experimentos en el JET; Mervi Mantsinen, del Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona; y Eleonora Viezzer, de la Universidad de Sevilla. Las cuatro investigadoras españolas que ocupan cargos de coordinación de equipos dentro del consorcio EUROfusion, que integra a 4.800 expertos, estudiantes y personal técnico de 28 países europeos. «En un sector masculinizado como este, hay que poner en valor que cuatro mujeres estén al frente de proyectos tan importantes», señala.
Una ‘rosquilla’ que atesora el plasma ardiente
Las mejoras de los últimos años estaban encaminadas a que el JET fuese una réplica lo más parecida posible al Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), un proyecto internacional (con participación de China, la Unión Europea, Japón, Corea del Sur, Rusia, India y Estados Unidos) que tiene como objetivo demostrar que la energía de fusión puede ser una realidad y el paso previo para crear una planta de fusión comercial que envíe toda esta energía a la red eléctrica de nuestros hogares. ITER se está construyendo en Cadarache, una localidad al sur de Francia, y está previsto que empiece los experimentos con deuterio y tritio en 2035. Y los números que promete son apabullantes: está previsto que en las primeras pruebas alcance los 500 segundos (algo más de 8 minutos) de trabajo a alta potencia y los 1.500 (25 minutos) a media potencia, en ambos casos con temperaturas cercanas a los 150 millones de grados (10 veces la temperatura del centro del Sol) y con ganancia energética (es decir, que la energía generada sea mayor que la requerida para poner la reacción en funcionamiento, un hito que aún no se ha conseguido).
«El JET es un ITER en pequeño -señala De la Luna-, a escala diez uno». Ambos son de tipo tokamak, un diseño soviético caracterizado por ser una especie de ‘rosquilla’ metálica en cuyo interior se produce el ansiado plasma -un gas ionizado donde se produce la reacción de fusión- que se confina gracias a la acción de unos ‘superimanes’ que crean un enorme campo magnético, alcanzando las altas temperaturas que se producen en el interior del Sol. Pero, aparte de ser más pequeña, JET cuenta con tecnología más limitada. «Es una instalación con bobinas de cobre instaladas en los años ochenta y que se tienen que refrigerar, por lo que la duración del plasma con alta potencia de calentamiento está limitado a cinco segundos».
De ahí que la reacción durante el experimento, realizado a finales del año pasado, ‘solo’ se mantuviera durante ese pequeño lapso. «En realidad, en términos de estudio de la física, ese tiempo nos permite estudiar el plasma casi de forma estacionaria», señala De la Luna. Casi como si la reacción, que todavía no llegamos a comprender del todo, se parase en el tiempo. Esos cinco segundos permitirán explorar cómo funciona la fusión en la tierra en condiciones hasta ahora imposibles en los laboratorios y que abrirán la puerta no solo a mejoras en el ITER, sino también en nuestra comprensión del mundo. Entonces, ¿JET ha llegado a su límite? «Aún existen muchas incógnitas que revelar para ITER. Y mientras sigue la construcción de ITER, seguro que se nos ocurren nuevas preguntas que pueden ser contestadas con experimentos en JET. Aún queda mucha investigación por hacer con este dispositivo», señala De la Luna.
Diferencias con otros experimentos de fusión
‘SOLES ARTIFICIALES’ CHINOS
China ha invertido mucho en energía de fusión en los últimos años. Su ‘joya de la corona’ es el tokamak superconductor avanzado experimental (EAST), que consiguió sostener el plasma durante 1.056 segundos (17 minutos) a una temperatura de 70 millones de grados Celsius. Aunque estos datos puedan parecer mucho más interesantes que los del JET, la proeza tiene ‘truco’: en el EAST solo se utilizó deuterio, por lo que no se generaron niveles elevados de energía de fusión.
LÁSERES ESTADOUNIDENSES APUNTANDO A UN DIMINUTO PUNTO
Hace apenas dos semanas, la revista ‘ Nature’ publicaba las conclusiones del experimento del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (California), en la Instalación Nacional de Ignición (NIF), que conseguía alcanzar los 0,17 megajulios de energía (una cantidad que se incrementó en pruebas posteriores, alcanzando los 1,3 megajulios). Aparte de la evidente diferencia de potencia entre lo conseguido por el NIF y el JET, ambos registran otras distinciones: mientras el modelo europeo es de tipo tokamak y utiliza los superimanes para crear campos magnéticos que confinen el plasma (y que sería más fácil de aplicar en futuros modelos comerciales), el estadounidense se basa en el confinamiento inercial, apuntando varios potentes láser a un punto microscópico (muy útil para la investigación básica, pero con menos recorrido para aplicarse en reactores conectados a la red).
«Este experimento demuestra que la energía de fusión es posible y nos acerca un paso más a ella», afirmó durante la rueda de prensa de presentación de resultados Joe Milnes, jefe de operaciones del laboratorio del reactor. «Hemos demostrado que podemos crear una 'mini estrella' dentro de nuestra máquina y mantenerla allí durante cinco segundos, obteniendo un alto rendimiento, lo que realmente nos lleva a un nuevo ámbito», aseguró.
La siguiente cuestión lógica es: ¿cuándo, por fin, podremos usar la energía de las estrellas para cosas tan terrestres como encender la luz de la cocina? «Europa se ha propuesto que la fusión sea una fuente de energía más a finales de este siglo -señala De la Luna-. La sociedad tiene que ser paciente. Desde que el ser humano empezó a soñar con la posibilidad de volar hasta que hubo vuelos regulares pasó un tiempo. Pero hoy es una realidad cotidiana».