Desde hace mucho tiempo se han podido leer en los medios de comunicación, convertidos en propagandistas del lobby tecno-científico nuclear. En los años 80, por ejemplo, aparecían afirmaciones como: “La fusión termonuclear, energía ilimitada” (El País Semanal, 16/1/1983); “una alternativa limpia de energía nuclear” (La Vanguardia, 20/9/1987). 40 años después continúan con la misma cantinela: “En diez años la fusión de átomos de hidrógeno podría generar energía limpia y suficiente para todo el mundo” (El País, 3/6/2019); “la demostración más clara en 25 años del potencial de la energía de fusión para proporcionar una energía segura y sostenible” (La Vanguardia, 9/2/2022).
También hace tiempo, el gobierno de España anunció que había presentado la candidatura para hospedar en el término municipal de Vandellòs (Tarragona) la instalación ITER–International Thermonuclear Experimental Reactor. La oferta compitió con las de otros países: Canadá, Francia y Japón. Antes de acabar el año 2003 se preveía que debían decidir el emplazamiento los países que conformaban la comisión de negociación cuatripartita (Euratom, Federación Rusa, Japón y Canadá), a la que se añadieron (febrero 2003) China y EEUU. Incluso se anunció que José María Aznar había pedido, a mediados de diciembre de 2002, al presidente estadounidense George Bush, su apoyo a la candidatura española (también se dijo que el ITER podría ser la moneda de cambio al apoyo del gobierno español a las guerras puestas en marcha por el clan belicista de Bush). Por último, se decidió su construcción en Francia.
El ITER es una instalación que lleva asociada una descomunal inversión (o desperdicio, según se mire, dada la presente situación de emergencia climática). Primero se anunció una cantidad de 3.700 millones de euros en diez años y posteriormente se aumentó hasta los 4.500 millones, además de unos costes de operación de unos 200 millones durante 20 años). Actualmente, se estima que el coste de construcción y operación podría estar comprendido entre 18.000 y 22.000 millones, aunque también se han manejado cifras de hasta 65.000 millones. El Consejo de la Unión Europea recordaba en 2018 que el tope de la contribución europea al ITER sería de 6.600 millones (precios de 2008) y se lamentaba de los significativos incrementos de coste y retrasos en las contribuciones. La construcción del complejo ITER en Francia se inició en 2013 y el montaje del Tokamak empezó en 2020.
El objetivo del ITER es utilizar más de 300 MW de potencia eléctrica para hacer que el plasma absorba 50 MW térmicos, creando 500 MW de calor a partir de la fusión durante períodos de 400 a 600 segundos. Esto significaría, si se alcanza, una ganancia que sería diez veces la potencia de calentamiento del plasma (Q), medida por la relación entre la potencia de salida térmica y la potencia térmica de entrada (Q ≥ 10).
Pero, ¿qué es la fusión nuclear?
La fusión nuclear puede ser considerada como la fuente de energía más sofisticada, además de ser una de las que se lleva más esfuerzo científico. Evidentemente, es la fuente de energía más complicada, tan complicada que, hasta ahora, nunca nadie ha sido capaz de demostrar su viabilidad, ni siquiera a nivel experimental. El principio de la fusión nuclear es muy sencillo. En vez de romper átomos pesados (esto es la fisión nuclear) ahora se trata de juntar átomos ligeros. Tanto en un caso como en otro existe una gran liberación de energía, debido a la pérdida de masa (1 gramo de masa convertido en energía equivale a la energía liberada por 22.000 toneladas de TNT cuando explota, 1 tn TNT equivale a 4,1Terajulios).
Al tener los núcleos de los átomos de los elementos ligeros carga eléctrica positiva, es necesario vencer grandes fuerzas de repulsión electrostática (la barrera de Coulomb), para conseguir su acercamiento y su fusión dando como resultado un núcleo más pesado que cada uno de los núcleos fusionados. La mejor forma de lograrlo es calentando, es decir, por agitación térmica; por eso se llama fusión termonuclear. Pero las temperaturas necesarias son del orden de decenas y hasta cientos de millones de grados: la fusión deuterio-tritio requiere una temperatura de 45 millones de grados y la fusión deuterio-deuterio requiere una temperatura de 400 millones de grados.
Con estas grandes temperaturas comienzan las dificultades, ya que sólo se alcanzan de forma natural en las estrellas (en el Sol, la fusión protón-protón se realiza a una temperatura de 15 millones de grados, más baja debido a la elevada densidad y la alta población de partículas) y de forma artificial en el corazón de una explosión nuclear. La realidad, por ahora, es que el único ejemplo exitoso de la energía termonuclear es la explosión de la bomba de hidrógeno, en la que se alcanza la temperatura necesaria haciendo explotar previamente una bomba atómica de uranio (U-235) o de plutonio (Pu-239).
Por otro lado, hay que considerar que las temperaturas más altas alcanzadas con normalidad en la Tierra nunca han sobrepasado los 5.000 grados centígrados. ¡Y se alcanzan con energías renovables!, concentrando los rayos del Sol, con ingenios concentradores solares, como el Horno Solar de Odeillo, en la Cerdaña francesa.
Además de la temperatura, existen otros parámetros importantes que juegan un papel clave en la física de la fusión nuclear: por una parte, la densidad de las partículas que reaccionan en el plasma (n) y por otra el tiempo de confinamiento (t), tiempo durante el cual la reacción puede ser mantenida antes de que los productos se dispersen. En 1957, el físico británico Lawson enunció su conocido criterio que rige los mecanismos de la fusión nuclear: el producto de la densidad (n) por el tiempo de confinamiento (t) debe ser superior a un valor dado (por la fusión deuterio-tritio debe ser superior a 10 elevado a 14 seg/cm3 y por la fusión deuterio-deuterio debe ser superior a 10 elevado a 16 seg/cm3).
Este es el JET–Joint European Torus de Culham, cerca de Oxford (Reino Unido), preparado para desarrollar la llamada fusión lenta. En varias ocasiones se han llegado a obtener algunos megavatios de energía de fusión, aunque aportando más energía de la producida para alcanzar las temperaturas deseadas
Se ha hablado de plasma. Pero ¿qué se quiere decir con esto? El plasma, también llamado cuarto estado de la materia, no es más que la materia en un estado más o menos ionizado. Esto se logra aumentando la temperatura y después de pasar por los estados sólido, líquido y gaseoso.
Los artefactos empleados en la búsqueda de la fusión
Pero, ¿se han alcanzado nunca algunos o todos estos parámetros básicos en alguno de los artefactos empleados en la investigación experimental de la fusión nuclear? Vamos a verlo:
• El Tokamak-10 soviético y el PLT americano de Princenton llegaron a un tiempo de confinamiento de una décima de segundo.
• El Ormak americano de Oak Ridge y el TFR francés de Fontenay-aux-Roses sobrepasaron 10 millones de grados centígrados.
• En agosto de 1978 el PLT de Princenton llegó a sobrepasar 50 millones de grados, y el también americano Alcator logró que el producto de la densidad por el tiempo de confinamiento sobrepasara el valor de 10 elevado a 13.
Todos ellos pueden ser considerados Tokamak's de la primera generación. La palabra Tokamak corresponde a las iniciales inglesas de “cámara toroidal magnética”.
En cuanto a las nuevas generaciones de Tokamak's se pueden destacar los siguientes tipos:
• El americano TFTR – Tokamak Fusion Test Reactor de Princenton.
• El europeo JET – Joint European Torus construido en Culham, Gran Bretaña.
• El ruso T-15MD – Tokamak Modified Divertor, una evolución del Tokamak T-15 de la era soviética.
• Los JT-60U – JAERI Tokamak-60 Upgrade y JT-60SA japoneses.
• El chino HL-2M Tokamak: a finales de diciembre de 2020, China activó el Tokamak HL-2M que puede alcanzar temperaturas de 150 millones de grados.
Estas máquinas, mayores que las de la primera generación, fueron diseñadas a partir de los resultados alcanzados por el PLT – Princenton Large Torus y por el TFR – Tokamak Fontenay-aux-Roses. Al aumentar el tamaño, aumenta la densidad del plasma y sobre todo el tiempo de confinamiento, además de reducir la difusión del plasma hacia las paredes.
En febrero de 1987, se hizo público que la máquina JET en Culham había logrado, a finales de 1986, confinar el plasma a una densidad de 5,5*10 elevado a 9 partículas por metro cúbico y con una temperatura de 70 millones de grados centígrados, durante 0,6 segundos, combinación que nunca había sido alcanzada por ninguna otra máquina. Es decir, se había alcanzado un récord, calculado al multiplicar la densidad del plasma (en partículas por metro cúbico), por el tiempo de confinamiento (en segundos) y por la temperatura (en keV, siendo 1 keV el equivalente a unos 11.600 grados centígrados), resultando en un valor de 20*10 elevado a 19 s.keV/m3.
Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), en EEUU. El TFTR ha alcanzado temperaturas de 400 millones de grados, superiores a la necesaria para la fusión deuterio-tritio, pero durante tiempos muy cortos
El TFTR ha alcanzado temperaturas de 400 millones de grados, superiores a la necesaria para la fusión deuterio-tritio, pero durante tiempos muy cortos, acercándose al criterio de Lawson. En diciembre de 1993, el TFTR produjo 5,6 MW en una reacción controlada de fusión, pero se había necesitado mucha más potencia para activar la reacción. Aún hoy, no se ha llegado al punto en que la energía generada sea superior a la energía invertida. Previamente, en 1991, el JET había alcanzado 1,7 MW.
Desde el año 1991, se han producido de forma controlada algunos MW de energía de fusión en experimentos con la reacción deuterio-tritio, realizados en el JET y en el TFTR. Valores punta de 16 MW se obtuvieron en 1997 en el JET, aunque para alcanzar las temperaturas necesarias se había tenido que alimentar el experimento con 27 MW. De forma estacionaria, en el JET se han alcanzado más de 4 MW durante más de 5 segundos (20 MJ). En 1997 produjo 21,7 MJ durante 4 segundos (5,43 MW). El 21 de diciembre de 2021 produjo 59 MJ durante 5 segundos (11,8 MW). Esto representa una relación entre energía liberada respecto a la energía inyectada (Q) de 0,33 durante 5 segundos.
El criterio de Lawson
Para que un reactor de fusión genere más energía que la que necesita, el plasma debería permanecer confinado claramente en alguna parte material del reactor durante al menos dos segundos a 150 millones de grados centígrados y a una densidad de 2*10 elevado a 14 partículas por centímetro cúbico. Ésta es la concreción del citado criterio de Lawson, por la reacción deuterio-tritio. Puede concluirse que se está todavía lejos de alcanzarlo, es decir, de demostrar la viabilidad de la fusión nuclear.
Los físicos nucleares que trabajaban en estos proyectos, optimistas por naturaleza, manifestaban que a principios del siglo XXI podrían construir un reactor experimental de fusión y que, si tenían resultados exitosos, entonces y sólo entonces se podría construir un prototipo de demostración comercial de reactor de fusión termonuclear. Esto podría lograrse, según los más optimistas, a finales de la primera cuarta parte de este siglo. Sólo entonces, decían, será posible realizar una valoración técnico-económica, es decir, comercial, de esta nueva fuente de energía.
Ahora pues, estos optimistas científicos, tienen la oportunidad de construir el llamado reactor experimental de fusión termonuclear, y cuentan con el apoyo de determinados políticos que profesan la religión de la megatecno-ciencia y adoran proyectos como el ITER. En Europa este lobby político-tecno-científico se agrupa hoy dentro de Euratom, el tratado europeo de la energía atómica (nació para difundir la energía nuclear en toda Europa), que junto con la CECA (Comunidad Europea del Carbón y el Acero), hoy ya inexistente, fueron los dos instrumentos en torno a los que nació la Unión Europea actual.
Las dos vías hacia la fusión
Para llegar al criterio de Lawson se han puesto en marcha dos caminos: la llamada fusión 'lenta' y la llamada fusión 'rápida'. La fusión 'lenta' se llama así porque los tiempos de confinamiento son relativamente grandes, del orden de un segundo. Por tanto, la densidad de plasma en este caso debe ser del orden de 10 elevado a 14 (cien billones) partículas por cm3. Para alcanzar estos tiempos de confinamiento, es necesario utilizar campos magnéticos de formas diversas, en torno a los cuales las partículas cargadas circulan como mariposas atraídas por la luz. En cambio en la fusión 'rápida' el tiempo de confinamiento es del orden de los nanosegundos (la milmillonésima parte del segundo).
Como consecuencia, la densidad de partículas del plasma debe ser del orden de 10elevado a 23 (cien mil trillones) partículas por cm3. Este hecho corresponde a los llamados sólidos superdensos, que existen sólo en un estado transitorio durante fracciones de segundo y que necesitan gigantescas cantidades de energía instantánea –del orden del teravatio (mil millones de kW)– para su creación e ignición, energía que sólo los láseres, quizás algún día, serán capaces de suministrar.
La fusión 'lenta' o por confinamiento magnético
La máquina JET de Culham pertenece a este tipo de artefactos. Está formada por una cámara toroidal donde se encuentra el vacío. Más concretamente, esta cámara es un anillo de acero inoxidable, que tiene una sección en forma de D. El tamaño de la máquina viene dado por las dimensiones y el peso de este componente básico. El diámetro exterior de la cámara de vacío es de 5,92 m. y el peso de 100 tn. Los primeros experimentos con el JET se realizaron con hidrógeno gaseoso. Un isótopo de este gas, el deuterio, ha sido utilizado desde entonces. Posteriormente se han utilizado también dos isótopos del hidrógeno, el deuterio y el tritio, ya que la fusión de ambos núcleos parece ser la más practicable de las opciones que hay al alcance por ahora.
Teniendo en cuenta que en este escrito no se pueden tratar a fondo todos los aspectos y problemas que presenta la fusión termonuclear, nos limitaremos a plantear algunos, intentando poner la fusión en comparación con otras fuentes de energía, y especialmente la fisión. Nos limitaremos también a la reacción deuterio-tritio, aunque hablaremos brevemente de la reacción deuterio-deuterio.
Imagen del Tokamak Fontenay–aux–Roses, o TFR, con el que se sobrepasaron los 10 millones de grados centígrados. Conviene no olvidar que ni los ‘combustibles’ implicados en la reacción de fusión (deuterio y litio) ni el producto resultante (el helio) son radiactivos. Pero demasiadas veces se deja de decir que la reacción de fusión se realiza entre el deuterio y el tritio, y el tritio sí que es radiactivo
La reacción del deuterio con el tritio da lugar a la formación de helio y a la producción de un neutrón muy energético (neutrón rápido con una energía de 14,1 MeV – MegaelectrónVoltio) que contiene el 80% de la energía liberada. Estos neutrones tan energéticos, a través de reacciones con la estructura del reactor termonuclear, producen respetables cantidades de materias radiactivas (productos indirectos de la fusión, no productos directos como en el caso de la fisión). Estos neutrones rápidos son frenados por una cubierta de litio que captura una parte de su energía. El litio absorbe los neutrones transformándose en tritio (reacción litio – neutrón con formación de helio y tritio y emisión de calor – 4,8 MeV). Por tanto, la fusión deuterio-tritio debe hacer frente a dos problemas ambientales, que inicialmente hay tendencia a minimizar: la manipulación de grandes cantidades de tritio y la radiactividad inducida en la estructura del reactor.
En unas condiciones normales de operación, la mayor amenaza parece estar asociada con el peligro de liberación de tritio. Aunque la cantidad de tritio implicada en la reacción es sólo de unos pocos gramos (menos de un miligramo por m3), lo que sí cabe notar es que en el recubrimiento de litio habrá entre 1 y 10 kg de tritio. Esto, en un hipotético reactor de 1.000 MW(e), querría decir una radiactividad equivalente a entre 10 y 100 millones de Curies (1 Curie equivale a la radiactividad de un gramo de radio, es decir, 3,7*10 elevado a 10 –37.000 millones– de desintegraciones por segundo). Cabe remarcar que el tritio tiene la enojosa propiedad de ser capaz de pasar a través de las paredes metálicas calientes.
Entonces un reactor termonuclear en funcionamiento normal nos ofrece dos vías de difusión del tritio hacia la atmósfera, una a través del circuito de refrigeración de litio, y otra a través del circuito de refrigeración para la extracción de calor y producción de energía (por difusión a través de las paredes del intercambiador de calor).
Por el momento, no existe ninguna normativa que limite las emisiones de tritio a la atmósfera procedentes de los reactores termonucleares. No obstante, si se aplicara la normativa vigente en EEUU sobre los vertidos de tritio procedente de los reactores de fisión de agua ligera (a presión o ebullición), la difusión del tritio (procedente de la cubierta de litio y procedente de los circuitos de intercambio de calor) sería del orden del 99,999%. Reducir estas fugas podría ser técnicamente factible, pero ¿con qué coste económico?
En cuanto a la radiactividad inducida, podrían alcanzarse niveles comprendidos entre 1 y 10 mil millones de Curies para un reactor de 1.000 MW(e), lo que no es nada despreciable. De hecho, lo que cuenta no es la cantidad sino la calidad, es decir, la naturaleza y la vida media de la radiactividad inducida. Este hecho depende fundamentalmente de los materiales estructurales escogidos para servir de contención en la cubierta de litio. Si se utilizaran aleaciones de vanadio, los tiempos de 'vigilancia' serían, relativamente cortos (unos 10 años). Si fueran aceros en el níquel, ya serían de cincuenta años. Y si escogiéramos materiales a base de niobio no habría diferencia alguna respecto a los actuales reactores de fisión.
Sin embargo, hay otro punto a tener en cuenta cuando se habla de la fusión termonuclear controlada. Es la polución térmica. Como el 80% de la energía producida se va hacia los neutrones rápidos generados y como los neutrones son partículas sin carga eléctrica, de momento nadie sabe cómo recuperar esta energía en forma de calor.
Pero, ¿qué ocurre con el 20% restante? Esta fracción de energía va asociada a los núcleos cargados positivamente. Tras frenarlos en un campo eléctrico, su carga puede ser capturada en un electrodo (utilizando el principio de trabajo contrario al de un acelerador de partículas). Al tratarse sólo del 20% de la energía liberada, el impacto de esta conversión podría ser sólo marginal y probablemente sería recuperada utilizando ciclos termodinámicos clásicos.
Si a ello se añade el requerimiento energético necesario para iniciar la reacción, el confinamiento magnético y el resto, se llega a la conclusión de que el rendimiento energético final de la fusión termonuclear estaría comprendido entre el 30 y el 40%. Este rendimiento es similar al de las actuales centrales térmicas (tanto de carbón y petróleo como nucleares de fisión). Y, por tanto, no se podría evitar que el 60-70% restante, vaya finalmente a parar a la atmósfera, a menos que se asociara al reactor de fusión termonuclear un sistema de recuperación del calor residual (cogeneración).
La investigación experimental ha demostrado las ventajas y los inconvenientes de la reacción deuterio-tritio. Cabe decir, de paso, que la base de esta reacción sería el litio, del que se obtendría el tritio, ya que este isótopo del hidrógeno no existe de forma natural en la biosfera (es un emisor de radiación Beta, con un período de semidesintegración de 12,36 años). Por tanto, la cantinela de 'energía ilimitada' que se asocia a la fusión nuclear, se convierte simplemente en un engaño, ya que depende de las reservas de litio en la corteza terrestre, con lo que son tan agotables como las de los minerales de uranio hoy empleados en la fisión nuclear.
Se puede argumentar que, aparte de la reacción deuterio-tritio, existen otras posibles reacciones entre elementos ligeros: el deuterio, el helio, el litio, el berilio, el boro… Sin embargo, ninguno de ellos nos liberaría de los problemas asociados con el tritio, ni tampoco de la necesaria recuperación de una parte del calor liberado a través de ciclos termodinámicos convencionales.
La propuesta reacción deuterio-deuterio, defendida por unos como una fuente inagotable de energía –ya que no dependería del litio y en la naturaleza existe 1 átomo de deuterio por cada 6.670 átomos de hidrógeno–, por ahora pertenece al reino del pensamiento científico imaginario, ya que alcanzar la fusión de dos átomos de deuterio requiere temperaturas del orden de mil millones de grados centígrados. La fusión deuterio-tritio la requiere del orden de cien millones (una mínima, si se desea, diferencia sobre el papel, pero no en el laboratorio) y el producto del tiempo de confinamiento por la densidad de partículas necesita ser cinco veces mayor que los soñados hoy.
Algunos expertos han aventurado cifras de la estructura de los posibles costes económicos de un reactor termonuclear de fusión. El dato central es que en estos reactores continuaría la tendencia al alza del coste de inversión, que podría ser del orden del 90% del total (en un reactor de fisión es del orden del 70% y en una central térmica de combustibles fósiles del 30%). Los costes de operación y mantenimiento podrían ser del orden del 10% y los costes del combustible del 1%.
Hay que tomar estos valores con mucha precaución, ya que como se ha dicho, la fusión termonuclear ni siquiera se ha alcanzado en un reactor experimental de laboratorio y si ya actualmente existen graves problemas con los materiales estructurales de los reactores nucleares de fisión, por el momento son inimaginables los problemas referentes a los hipotéticos materiales estructurales que intervendrían en la construcción de un reactor de fusión.
Las hipotéticas ventajas de los reactores termonucleares de fusión, que según los más optimistas eran enormes respecto a los reactores de fisión, se han ido erosionando con el tiempo, ya que se han presentado muchas dificultades prácticas. Expertos como Michel Grenon, al que no pueden atribuírsele veleidades ecologistas, escribió textualmente: “es imposible decir, hoy, las perspectivas de futuro que la fusión nuclear tiene”.
La fusión 'rápida' con láseres
Los trabajos sobre la fusión nuclear 'lenta' se iniciaron aparentemente durante los años 50 más o menos, rodeados por el secreto que se cernía sobre la bomba de hidrógeno. Los trabajos en torno a la fusión nuclear 'rápida' con láseres se iniciaron en 1972 y, a diferencia de la fusión 'lenta' –que en las Conferencias de Ginebra de los años 1955 y 1958 alcanzó un cierto grado de colaboración internacional– sigue rodeada de una atmósfera de discreción y de secreto por causa, sobre todo, de su potencial militar.
Los reactores de fusión a base de láseres son, de hecho, 'microbombas' de hidrógeno. La enorme cantidad de energía de los haces de láseres de gran potencia son concentrados en un punto microscópico donde se encuentran deuterio y tritio que implosiona, alcanzando una fenomenal superdensidad (10 elevado a 31). Dado que toda implosión tiende a ser seguida de una explosión, la energía requerida debe ser liberada en una fracción de tiempo muy pequeña –una cien mil millonésima de segundo (una centésima parte de nanosegundo – 10 elevado a 11)– mientras existe el supersólido y antes de que la materia se disperse. Así se habla de la inercia del glóbulo implosionado, y por eso se llama confinamiento inercial, debido a este tipo de fusión nuclear.
Sin embargo, parece que de momento no existe ningún láser capaz de hacer pasar estos proyectos de su fase experimental. Falta también determinar el ritmo en que pueden realizarse las microexplosiones y cómo deben mantenerse para producir energía útil.
El 8 de agosto de 2021 el National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) logró, concentrando láseres en un punto de diámetro como el grosor de un cabello, una energía de 1,3 MJ (100 billones de vatios durante una cienmillonésima de segundo), ocho veces más que el experimento realizado en la primavera de 2021 y 25 veces más que el récord alcanzado en 2018. A finales de 2021, el récord de producción de energía mediante la fusión nuclear lo tenía el reactor NIF, que alcanzó una Q de 0,70 en agosto de 2021.
Pero fue el pasado 13 de diciembre cuando el Departamento de Energía de EEUU (DOE) anunció que el NIF había alcanzado un “hito”: el logro de la “ignición” en la fusión nuclear a principios de mes. Este anuncio fue aclamado por muchos como un paso hacia un futuro energético libre de combustibles fósiles. El líder de la mayoría del senado estadounidense, Charles Schumer, por ejemplo, afirmó que estábamos “en el precipicio de un futuro que ya no depende de los combustibles fósiles, sino que se alimenta con una nueva energía de fusión limpia”.
Sin embargo, en realidad, generar energía eléctrica a partir de la fusión comercialmente o a escala industrial es probable que no sea posible en un sentido realista, al menos dentro de la vida de la mayoría de las personas que lean este artículo. Al mismo tiempo, este experimento contribuirá mucho más a los esfuerzos de Estados Unidos por desarrollar aún más su arsenal de armas nucleares terriblemente destructivo.
Retos de la física
El reciente “avance” que el NIF anunció se refiere a lo que muchos científicos llaman “retos de la física”. Se pueden identificar tres etapas de los retos de la física:
• El primer reto es tener suficientes reacciones de fusión en el pellet donde se focalizan los láseres para producir más energía de la que se pone en el objetivo. Esto fue lo que parece haberse visto en NIF: los informes dicen que los láseres bombearon 2,05 Megajulios de energía y salieron unos 3,15 Megajulios. Todo esto durante un período de tiempo de unos pocos nanosegundos (un nanosegundo es una mil millonésima de segundo). La cifra de 3,15 Megajulios puede parecer mucho, pero es sólo 0,875 kilovatios-hora, eso también en forma de calor, que produciría quizás 0,3 kilovatios-hora de electricidad si se utilizara para hervir agua y accionar una turbina. (Por comparación, un panel solar de 500 W en una azotea de la península ibérica, que cuesta menos 500€, podría generar unas 2.500 veces más energía eléctrica en un año).
• El segundo reto de la física es producir más energía de la que utiliza la instalación en su conjunto. El NIF está lejos de alcanzar ese reto. Admitió que sólo los 192 láseres necesitaron alrededor de 400 Megajulios en el proceso de implosión del pellet. A esto, debemos añadir toda la energía que se destina al funcionamiento de los otros equipos y de la instalación en su conjunto.
• El reto final de la física es producir más energía de la necesaria para construir la instalación y todos los equipos. En el caso del experimento ITER, por ejemplo, se ha estimado que “el propio Tokamak pesará hasta tres torres Eiffel [y el] peso total de la instalación central ITER es de unas 400.000 toneladas”. Tal y como dijo Daniel Jassby, un físico retirado del Princeton Plasma Physics Lab, todo esto “debe aparecer en el lado negativo del libro de contabilidad de la energía”.
Si estos retos de la física no se cumplen, por supuesto, se dispone de una instalación de pérdidas permanente en términos energéticos. El NIF está lejos de afrontar estos últimos retos.
La siguiente etapa se puede llamar un “reto de ingeniería” y gira en torno a la pregunta: cómo se convierte esta instalación experimental que produce energía durante una fracción microscópica de segundo en una fuente continua de electricidad que funciona las 24 horas del día y los 365 días del año. Para ello, estas reacciones de fusión deberían producirse varias veces cada segundo, cada segundo del día, cada día del año. Por ahora, los láseres sólo pueden disparar una vez al día, a un único objetivo. Para pasar de este estado al que se requiere, será necesaria una mejora en un factor superior a 500.000 (suponiendo unos seis disparos por segundo).
A modo de conclusión
¿Puede suceder lo mismo con la fusión termonuclear que lo ocurrido con la fisión nuclear? Los reactores nucleares civiles han servido de coartada para los programas de armamento nuclear, como predijeron, hace más de 50 años dos técnicos americanos, uno de Gulf y otro de la Westinghouse (Energy Sources: The Wealth of the World, McGraw-Hill, 1952): “Es bastante probable que las centrales nucleares no tengan la oportunidad de probar que son económicamente competitivas. Por el interés militar en la energía nuclear y los necesarios controles gubernamentales que se derivan, puede muy bien que la explotación de las centrales nucleares esté ligada a la producción y procesamiento de combustible nuclear con fines militares, con el resultado de que el coste de la parte nuclear de la central no refleje su verdadero coste… Aunque el coste de la energía nuclear parece no competitivo por ahora, lo cierto es que las centrales nucleares se construirán”.
De hecho, la fusión nuclear, en un principio, no presenta problemas de proliferación nuclear ni de materiales estratégicos. Pero esto sólo es verdad ‘en un principio’, ya que la fusión por láser podría ser el camino más corto hacia la bomba H, según manifestó el propio Michel Grenon. Además, los neutrones rápidos que genera la reacción deuterio-tritio podrían ser utilizados para la producción de materiales fisionables en reactores híbridos de fusión y reproductores.
En cuanto a la supuesta ‘limpieza’ de los reactores de fusión, cabe decir que ni los ‘combustibles’ implicados en la reacción de fusión (deuterio y litio) ni el producto resultante (el helio) son radiactivos. Pero demasiadas veces se deja de decir que la reacción de fusión se realiza entre el deuterio y el tritio, y el tritio sí que es radiactivo. Por tanto, un reactor de fusión, además de ser una fuente de tritio, producirá residuos contaminados con tritio y producirá materiales activados radiactivamente por los neutrones rápidos generados por la reacción de fusión. Por ello, es un engaño manifestar que un reactor de fusión no producirá residuos radiactivos. También en el caso de un supuesto accidente en un reactor de fusión, se podría liberar tritio en el entorno.
Un reactor de fusión deberá disponer de barreras de contención para evitar la liberación de tritio al medio ambiente, tanto en funcionamiento normal como en caso de accidente, cosa muy dificultosa dada la propiedad de tritio de pasar a través de paredes metálicas a alta temperatura. Dado que el tritio es químicamente equivalente al hidrógeno, puede reemplazarlo en el agua y en todo tipo de hidrocarbonos y, por tanto, contaminar radiactivamente las cadenas alimentarias en el caso de su difusión a la atmósfera. La absorción de alimentos y agua contaminada con tritio por parte de organismos vivos es un peligro a tener en cuenta y no despreciar.
*Pep Puig i Boix es ingeniero industrial y miembro del Grup de Científics i Tècnics per un Futur No Nuclear.
