¿Cómo funciona una central de fusión nuclear?

Probablemente, en más de una ocasión hemos oído algo sobre una energía prácticamente ilimitada, segura y sin residuos radiactivos, y efectivamente, existe tal cosa, al menos teóricamente, y parece ser la solución a los problemas energéticos actuales, dado que actualmente o la energía es muy costosa, o genera residuos o genera calentamiento global. Podríamos estar ante la nueva era de la energía, pero, ¿qué es exactamente la fusión nuclear? y, más importante, ¿cómo la podemos usar para nuestro beneficio?

RayosTodos usamos electricidad en nuestras casas; para ver la tele, encender la lavadora, o quizá alguno para mover el coche. El problema es que aunque un aparato eléctrico, en teoría no emite residuos, los métodos que actualmente se usan para generar esa electricidad si los generan, y las llamadas «energías renovables», por mucho de ser inagotables, en muchas ocasiones, o no generan suficiente energía, o no son tan buenas para el medio ambiente como nos hacen creer.

En cambio, parece existir teóricamente un método con el que si podríamos generar energía, de manera casi ilimitada, y en grandes cantidades, sin perjudicar demasiado al medio ambiente. La idea se basa justo en lo contrario a lo que se basan las actuales centrales nucleares. En vez de Fisionar átomos, lo que se hace es Fusionarlos. De esta manera, uniendo dos isotopos de Hidrógeno, el Deuterio y el Tritio, podemos generar muchísima energía.

Un isotopo es un elemento con los mismos protones que el original, pero con distinto número de neutrones. En el caso del hidrógeno tenemos tres isotopos: El Protio, el más común, que es un solo protón con un electrón; el Deuterio, que es un protón, junto con un neutrón y un electrón; y, finalmente está el Tritio, formado por un protón, dos neutrones y un electrón. Para la fusión, se usan un núcleo de Deuterio y uno de Tritio para generar uno de Helio y un neutrón, junto con energía en forma de calor, que aprovecharemos para calentar agua y mover turbinas, generando energía eléctrica.

Pero, ¿cómo conseguimos Deuterio y Tritio?

TOKAMAKEn el caso del deuterio no es demasiado complicado, ya que en el agua hay grandes cantidades del mismo, y se puede usar el agua del mar para conseguirlo, la cual es prácticamente ilimitada. Para conseguir Tritio, tenemos que hacerlo fisionando Litio, Boro o Nitrógeno. En el caso del Litio, las baterías que habitualmente usamos están hechas de ese material, y es fácil de conseguir en grandes cantidades.

Des esta manera, la reacción se haría de la siguiente manera: se acelera un neutrón contra un átomo de Litio, produciendo Tritio y Helio. El tritio se introduciría en el reactor junto con el deuterio y se fusionarían, dando lugar a energía, más Helio y un neutrón,  que a su vez se podría acelerar contra otro átomo de litio.

Entonces, ¿Cual es el pero?

El gran «pero» de este sistema es un pequeño detalle, que supone la diferencia entre lo simple y lo complejo. Dos átomos, en su estado natural tienen una corteza de electrones, y por lo tanto, aunque su carga total sea neutra, no se pueden juntar dos átomos, ya que sus cortezas se repelen, y por lo tanto los núcleos es muy difícil que entren en contacto. Por lo tanto, lo que debemos hacer es ionizarlos, es decir, quitarles los electrones. Pero aquí está el gran problema, y es que para conseguir ese plasma ionizado se necesita una temperatura de ni mas ni menos que 150 millones de grados, mucho más alta que nuestro sol, incluso, y bueno, calentarlo, al final puede ser meter corriente eléctrica y listo, pero, ¿cómo conseguimos que no se enfrié? y más importante, ¿qué material puede soportar esa temperatura para poder mantenerlo dentro? la respuesta a la segunda pregunta es muy simple: ninguno.

Por ello, se debe usar un sistema muy complejo, llamado TOKAMAK, el cual consiste en un reactor toroidal (como un Donuts), en el que sus paredes son unos electroimanes gigantes. Recordemos que en el centro se deben quedar los núcleos, que son iones positivos, ergo si colocamos electroimanes con carga positiva al rededor, los elementos serán repelidos de las paredes, de manera que no las tocarán, y podrán estar a la temperatura que necesiten.

Aun así, no es el único «pero», ya que a la hora de calentar el sistema a esa temperatura, se necesita muchísima energía, que es mayor a la que se consigue a partir de la reacción. Pero también hemos encontrado la solución. Parece ser, que a partir de esos 150 millones de grados, el plasma se calienta a si mismo, de manera que ya no es necesario aplicarle más calor, y ello solo seguirá funcionando y generando energía.

Y, ¿a qué esperamos?

ITERHoy en día, la primera central de este tipo ya está en construcción, pero como es un prototipo, cuesta mucho dinero, en estos momentos el coste final del proyecto se estima en 10 300 millones de euros, solo superado por la Estación Espacial Internacional y el proyecto Manhattan, mediante el cual se creó la bomba atómica. No obstante, el reactor en cuestión ya se está construyendo, bajo el nombre de ITER, en el sur de Francia, en Cadarache. Se espera que el reactor empiece con las primeras pruebas en 2017, y no mucho más tarde, que empiece a generar energía.

Si este proyecto saliera bien, tendríamos un método para conseguir energía muy bueno, ya que los números son sorprendentes: con el agua que entra en una bañera, y el litio que tienes en la batería de tu portátil, ¡se podría generar energía para abastecer a una persona durante 30 años! Lo cual es algo increíble, con los problemas energéticos actuales. Así que más nos vale que salga bien, porque sería algo sorprendente, el no tener que depender de ningún agente externo, y poder generar casi 0 emisiones, si también empezamos a usar coches eléctricos y motores eléctricos en las industrias.

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