Realidad o ficción?

El proyecto llamado ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional por sus siglas en inglés), es sin duda el experimento científico más grande, más complejo y, con un coste de más de 20 000 millones de euros, más caro jamás concebido.

El consorcio de 35 países que financia el ITER y construye sus componentes representa más de la mitad de la población mundial y el 85% del PIB global. Estados Unidos, Rusia, China y la Unión Europea son miembros.

Algunos de los componentes del ITER son tan voluminosos que Francia ha tenido que ensanchar o reforzar 102 kilómetros de carreteras y puentes para llevarlos a la obra de Saint-Paul-lez-Durance.

Cuando el reactor esté terminado, no antes de 2025 (por ahora se ha completado casi un 75% del proyecto), habrán pasado 40 años de negociaciones, trabajo de diseño y construcción para llegar hasta ese hito.

Todo ello al servicio de un objetivo audaz y un sueño de medio siglo: generar energía aprovechando la fusión nuclear, la fuente de energía de las estrellas.

La fusión, si alguna vez se puede domesticar, promete una energía abundante sin humos ni emisiones de carbono que calcinen el planeta, sin fusiones de reactores ni residuos radiactivos de larga duración: energía a la carta las 24 horas del día, con agua de mar como fuente de combustible definitiva.

Una pesadilla de la ingeniería.

En la Tierra, para conseguir que los núcleos de hidrógeno se fusionen en helio es necesario crear y confinar un «plasma» (un gas cargado eléctricamente, en el que los electrones ya no están unidos a los núcleos atómicos) a temperaturas varias veces superiores a las del interior del sol.

Los científicos aprendieron hace tiempo a desencadenar el proceso de forma explosiva dentro de las bombas de hidrógeno, y los reactores de fusión actuales pueden hacerlo de forma controlada durante instantes fugaces.

Ningún reactor ha inyectado energía en la red eléctrica.

Tampoco lo hará el ITER: por inmenso que sea, sólo es un experimento diseñado para que los científicos den un paso de gigante hacia ese grial. El objetivo del ITER es simplemente superar el «punto de equilibrio científico», es decir, el umbral en el que un reactor libera tanta energía a través de la fusión como la que utiliza para calentar el plasma.

Fusión frente a fisión

Una central de fusión sería fundamentalmente diferente de las centrales nucleares actuales. Éstas se basan en la fisión nuclear, que libera energía cuando átomos grandes y pesados (como el uranio) se rompen debido a la desintegración radiactiva.

En cambio, en un reactor de fusión, los átomos pequeños y ligeros, como el hidrógeno, se fusionan con otros más grandes, liberando una pequeña parte de su masa en forma de energía, de acuerdo con la emblemática ecuación de Einstein E = mc². Esta ecuación reveló que una enorme cantidad de energía está ligada incluso a pequeñas cantidades de materia.

En el caso del ITER, el reactor comenzará con un combustible de deuterio y tritio, dos formas más pesadas de hidrógeno. A altas temperaturas, los pares de núcleos de estos átomos chocarán entre sí con la suficiente fuerza como para fusionarse.

Cada evento de fusión creará un núcleo de helio-4 así como un neutrón de alta energía. Muchos de estos neutrones bombardearán las paredes del reactor, generando un calor que algún día podría utilizarse para hervir agua, producir vapor y hacer girar las turbinas para generar energía eléctrica.

Para evitar que este plasma caliente se enfríe, se suspenderá en el centro de una cámara de vacío con forma de rosquilla mediante una serie de potentes electroimanes.

La electricidad necesaria para suspender el plasma significa que cada una de las bobinas del ITER debe ser enfriada con helio líquido, que está a una temperatura de menos 268 grados Celsius (4 kelvins) que rompe los huesos.

Un calor 10 veces mayor que el sol

Los núcleos atómicos están cargados positivamente, por lo que se repelen ferozmente. En los núcleos de las estrellas, la inmensa presión los acerca lo suficiente como para fusionarse, pero esas presiones no se pueden alcanzar en la Tierra. Los científicos deben compensar la menor presión con un calor extremo: el plasma del ITER deberá alcanzar temperaturas de 132 millones de grados Celsius, 10 veces más calientes que el núcleo de nuestro sol.

Alcanzar estas condiciones, por no hablar de mantenerlas, ha sido una búsqueda que ha durado décadas. Durante años, los experimentos de fusión han establecido récords puntuales de temperatura y densidad del plasma o de duración del confinamiento, pero no todos a la vez.

El ITER está diseñado para superar el punto de equilibrio científico y alcanzar valores Q de al menos 10. A esas energías, el plasma empezará a «arder», es decir, a producir gran parte del calor necesario para mantener la fusión.

Las pruebas críticas realizadas en reactores más pequeños han validado las principales líneas del diseño del ITER. En 2021, el Joint European Torus (JET) de Culham (Inglaterra) estableció un récord de energía total liberada por el plasma de un reactor de fusión: 59 megajulios en una prueba de cinco segundos.

Es menos energía que la que consume en electricidad un cliente medio en Estados Unidos en un minuto, pero el JET trabajó con el mismo combustible de deuterio-tritio que alimentará el ITER y con los mismos materiales para el revestimiento interior de la vasija del reactor. Se espera que cada vez que se ponga en marcha, el ITER genere miles de veces más energía que el JET.

Aprovechar la energía de esos neutrones para producir electricidad, como pretenden el ITER y la mayoría de los reactores de fusión, es todo un reto. Incluso los materiales más resistentes al calor utilizados para revestir las vasijas del reactor, como el titanio y el berilio, se vuelven radiactivos y cada vez más débiles y frágiles bajo el incesante golpeteo de los neutrones. En el JET el reactor se mantiene con un par de robots operados a distancia que, entre otras cosas, sustituyen las baldosas interiores del reactor.

Las energías renovables son estupendas, son baratas y se pueden conseguir en todas partes.

Pero la mayoría de los estudios sugieren que para proporcionar el tipo de fiabilidad 24/7 que se va a necesitar se necesitará algún tipo de recurso despachable», refiriéndose a la generación de energía que puede encenderse y apagarse a voluntad, a diferencia de la solar y la eólica.

El carbón, el gas y la energía nuclear proporcionan actualmente esta energía de base. La energía hidráulica y la geotérmica podrían hacerlo en el futuro, pero no están disponibles en todas las regiones, una limitación que teóricamente no tendría la fusión.