La energía de las estrellas: ¿está el eterno sueño de la fusión nuclear por fin a nuestro alcance?

Al principio, todo era hidrógeno. Un elemento químico tan simple como elemental, formado por un protón en el núcleo y un electrón girando a su alrededor. Poco a poco, en la sopa de partículas y energía que era el universo joven, esos átomos se fueron acumulando en cuerpos cada vez más masivos. Cuando la presión en su núcleo fue lo suficientemente elevada, empezó la fusión nuclear.

Las estrellas se encendieron y el hidrógeno consumido se transformó en helio (dos protones y dos electrones). Aquella primera generación de astros ardió durante millones de años hasta que el combustible empezó a agotarse. Llegó entonces el momento de consumir el helio, generando en el proceso otros elementos más pesados como oxígeno y carbono. Así, la fusión nuclear avanzaba y las estrellas se convertían en la fábrica de los componentes de todos los mundos que estaban por llegar.

Al final de sus días, sin combustible y con reacciones insostenibles en su interior, explotaron, llenando el universo de nuevos elementos como los que forman la vida en la Tierra y dando lugar a nuevos soles, que hoy siguen repitiendo el mismo proceso. Somos polvo de estrellas, decía Carl Sagan. Y ahora, ese polvo cósmico convertido en simio está un poco más cerca de imitar la fusión de las estrellas para alcanzar una ansiada fuente de energía casi infinita.

¿Está la fusión nuclear a nuestro alcance?

Los entresijos del proceso que ilumina las estrellas se entendieron, por primera vez, en los años cincuenta del siglo pasado. El resultado fue la construcción de las temidas bombas de hidrógeno o termonucleares. Desde entonces, una parte de la comunidad científica ha intentado controlar el proceso con fines pacíficos: producir energía aprovechable y virtualmente infinita. Crear soles en miniatura que sirvan como fuentes locales de luz.

Al contrario que las centrales nucleares actuales, que usan la energía liberada con la fisión de átomos de uranio y otros elementos pesados, las plantas de fusión usan la energía liberada al fusionar átomos ligeros, normalmente de hidrógeno. El problema es que para que esta reacción se produzca, las condiciones de presión y temperatura deben ser tan elevadas que la materia alcanza un estado poco habitual en la Tierra: el plasma.

Durante los últimos 70 años, contener ese plasma, que tiene tendencia a expandirse, ha sido el gran quebradero de cabeza de los investigadores. Además, había otros desafíos como lograr capturar la energía liberada, conseguir que la energía resultante fuese superior a la que hacía falta para encender el reactor o construir un sistema capaz de albergar un sol en su interior. Así, la energía de fusión ha sido, durante décadas, la eterna promesa, una promesa que hoy podría estar más cerca.

Al calor de la transición energética y la necesidad de abandonar los combustibles fósiles, el desarrollo de reactores de fusión se ha acelerado. De acuerdo con la Asociación Industrial de la Fusión, en la actualidad existen 35 empresas privadas en un sector en crecimiento. En total, acumulan más de 2.100 millones de euros de financiación reciente. Algunos proyectos están tan avanzados que aseguran que podrían estar operando esta misma década.

• TAE Technologies. Operativa desde 1998, esta compañía californiana ha desarrollado varios prototipos operativos de su reactor de fusión, bautizado como Norman. Estiman que en cinco años serán capaces de mantener reacciones de fusión suficientemente estables en su interior y en otros cinco podrán construir un prototipo comercial de su reactor.
• General Fusion. Esta empresa canadiense, que se apoya en el centro de investigación de fusión de Reino Unido, está también entre las más avanzadas. Estiman que su reactor será plenamente operativo en 2025 y que durante la década de los años treinta podrán empezar a construir nuevos reactores a escala comercial.
• Helion Energy. El año pasado, el reactor de esta compañía norteamericana, Trenta, ya logró mantener el plasma controlado en su interior a 100 millones de grados Celsius (10 veces más que en el núcleo del sol). Estiman que podrán empezar a producir electricidad, en pruebas piloto, en 2024.

Cada empresa tiene su tecnología y sus promesas, pero lo cierto es que la viabilidad de muchos de sus enfoques ya ha sido demostrada científicamente. En 1997, JET, un reactor de tipo tokamak desarrollado en Reino Unido, logró producir 16 MW de potencia de forma estable tras recibir un aporte inicial de 24 MW. Es decir, demostró que la energía de fusión era posible, pero no comercialmente viable, ya que necesitaba más electricidad para arrancar de la que podía producir.

No demasiado lejos de donde está JET, en Saint-Paul-lez-Durance (sur de Francia), se está construyendo hoy su sucesor y la gran esperanza de la industria de fusión mundial. El ITER es el primer reactor de este tipo a gran escala en construcción y tiene detrás a 35 países, incluyendo a todos los de la Unión Europea, China y Estados Unidos.

Su inmensa maquinaria, que debería ser capaz de producir 500 MW de potencia tras un aporte inicial de 50 MW, se encenderá por primera vez en 2025. Su propósito es más experimental y científico que comercial, pero es otro paso importante para controlar y manejar la energía de las estrellas. Todavía quedan muchas cosas por resolver, pero la eterna promesa de energía limpia e infinita parece casi a nuestro alcance.

Experimentos de fusión nuclear exitosos

Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California han conseguido en dos ocasiones obtener de nuevo una ganancia neta de energía mediante fusión desde la Instalación Nacional de Ignición. Además, en la reciente realizada en julio de 2023 han logrado un mayor rendimiento energético que el que obtuvieron el pasado diciembre. Concretamente, en diciembre se generaron 3,15 megajulios gracias a un sistema de láseres. Esta reciente prueba ha alcanzado los 3,50 megajulios.

A pesar del éxito, todavía queda camino por recorrer hasta que se consiga un reactor de fusión comercial que pueda ser conectado a una red eléctrica para el abastecimiento de los hogares.