EE.UU. cada vez más cerca de 'domar' la energía ilimitada y limpia del Sol: hasta cuatro veces ha recreado una reacción de fusión exitosa

Así lo cuentan en cinco estudios (que pueden ser consultados aquí, aquí, aquí, aquí y aquí) publicados en la revista 'Physical Review Letters' en los que dan cuenta de sus pruebas (las exitosas, ya que el primer semestre del pasado año acumularon varios experimentos fallidos que hicieron temer que el hito hubiese sido en parte una feliz coincidencia de factores).

«Este logro es la culminación de más de cinco décadas de investigación y demuestra que la energía de fusión controlada en laboratorio basada en principios físicos fundamentales es posible», señalan los investigadores en un comunicado. Porque los científicos llevan detrás de controlar la energía de las estrellas desde hace décadas, pero solo su reactor ha demostrado que la humanidad es capaz. Aunque aún le quedan muchos pasos que dar hasta que esta fuente alimente nuestros microondas y neveras.

Las actuales centrales nucleares dependen de reacciones de fisión, en las que los átomos se rompen para liberar energía y partículas más pequeñas. Sin embargo, la fusión funciona de forma inversa: en esta reacción se unen partículas de hidrógeno que chocan entre sí a tremendas temperaturas y presiones en su interior creando un elemento más pesado, el helio. Este método es más seguro porque no crea desechos radiactivos como sí ocurre con la fisión; además, las materias primas a partir de las cuales se crea son bastante simples; por otro lado, las reacciones de fusión se extinguen por sí solas de forma inocua. El problema llega con la parte de recrearla, controlarla y extraer energía aquí, en la Tierra, sin la enorme gravedad y altas temperaturas del Sol: esa parte está siendo todo un reto.

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De momento, el único reactor que ha conseguido generar más energía de la necesaria para desencadenar la reacción ha sido el NIF. Y lo ha hecho gracias al confinamiento inercial en un experimento que comprende 192 láseres apuntando a una minúscula cápsula de oro del tamaño de un grano de pimienta, repleta de deuterio y tritio (formas de hidrógeno). Gracias a la enorme presión que se ejerce sobre esta 'bola' (a la que se encañonaron los haces con un margen de error menor que el grosor de un cabello), se generó la reacción, que duró millonésimas de segundos, aunque el tiempo suficiente como para demostrar, de nuevo, que el sistema funciona y que la energía extrema que 'enciende' a las estrellas puede ser replicada aquí.

En concreto, los estudios revelan que este reactor consiguió una ganancia neta por primera vez el 5 de diciembre de 2022, si bien otros tres experimentos más llevados a cabo en los meses siguientes también tuvieron éxito, incluido uno que logró generar 1,9 veces la energía que la desencadenó originalmente. Tres pruebas de que el hito que se consiguió no ha sido fruto de la casualidad.

Si bien estos experimentos demuestran que los resultados que dejaron boquiabiertos al mundo «no fueron cosa de un instante», según señala a NewScientist Richard Town, uno de los responsables del NIF, aún queda mucho camino hasta conseguir que estas reacciones sean, en efecto, una fuente de energía viable en el día a día. Porque para cada disparo se necesita casi un mes de preparación calibrando cada uno de los láseres de forma milimétrica; no solo eso, también es necesario que la esfera de deuterio y tritio sea perfecta -si no, las reacciones son mucho más débiles-.

Y, además, para mantener una reacción sostenida en el tiempo, se debería disparar a una bola tras otra de forma continuada, algo así como 10.000 esferas al día. Por otro lado, si bien la reacción genera más energía de la que se necesita para iniciarse, esto en realidad es de forma teórica, ya que poner en marcha los láseres implica un gasto de 500.000 millones de vatios, o mil veces más energía de la que produce la red energética nacional de Estados Unidos en cualquier instante.

Aún así, Town es optimista, y afirma que si se mejoraran los láseres se podría mejorar las reacciones: «Un martillo más grande siempre ayuda -señala para la revista científica-. Si la tecnología fuese más avanzada, creo que podríamos alcanzar ganancias de aproximadamente el 10».

Sin embargo, el NIF nunca se construyó para ser un prototipo de reactor comercial y no está optimizado para aumentar el rendimiento de las reacciones, solo para probar que este método es viable para conseguirlas (y estudiarlas). De hecho, su tarea principal es proporcionar información crítica para el programa de armas nucleares de EE.UU., exponiendo a las bombas nucleares a la radiación que podría ocurrir en caso de guerra nuclear.

Pero EE.UU. no está solo en la carrera por conseguir la energía de las estrellas. Otros países como Japón, Corea del Sur o China están investigando al respecto. También Europa, que con el Join European Torus (JET) ha conseguido algunos hitos interesantes (si bien echará el cierre próximamente, a pesar de las voces que piden que se sigan realizando experimentos con este reactor). Y, además, está en marcha un desarrollo conjunto, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés), un megaproyecto en el que participan los países de la Unión Europea, Japón, Estados Unidos, Corea del Sur, India, Rusia y China.

Todos ellos firmaron en 2006 un acuerdo para crear en Cadarache (Francia) el prototipo de reactor más grande jamás construido. Se diferencia del NIF, sobre todo, en su forma de conseguir recrear las condiciones de presión y temperatura de las estrellas en nuestros laboratorios: mientras que la apuesta norteamericana se basa en un sistema de confinamiento inercial, el ITER usa enormes y potentes imanes -confinamiento magnético- para controlar en un inmenso recipiente con forma de rosquilla el plasma ardiente en el que se genera la ansiada fuente de energía.

Aunque de momento el proyecto solo acumula retrasos, la idea es mejorar hasta en diez veces la ganancia conseguida por el NIF y alargarla en el tiempo. Se estima que en 2025 el ITER iniciará sus pruebas primeras pruebas con plasma, la fase principal y más importante. Tres años más tarde comenzarán las pruebas de baja potencia con hidrógeno y helio y en 2032, las de alta potencia. En 2035 se pondrán en marcha los test con deuterio y tritio, que completarán el proceso que llevará a cabo el ITER. Si todo va bien, al ITER le sucederá otro reactor aún experimental, el DEMO, que deberá demostrar la viabilidad económica y servir como prototipo de reactor comercial. De este monumental prototipo se espera que salga el primer reactor de fusión comercial. Pero eso, de momento, es solo una promesa.