?C¨®mo funciona un reactor de fusi¨®n nuclear?

Los reactores de fusi¨®n con los que se trabaja en la actualidad son de tipo experimental y no generan a¨²n energ¨ªa para inyectar en la red el¨¦ctrica, pero existe una hoja de ruta internacional que establece las fases hasta llegar al primero comercial. Esto conlleva pasar por el ITER, un reactor experimental de fusi¨®n que se est¨¢ construyendo en Francia, del que se espera que genere el primer plasma en el a?o 2025 y en el que participan, adem¨¢s de la Uni¨®n Europea, Estados Unidos, Jap¨®n, China, India, Rusia y Corea del Sur. ITER pretende ser el primer reactor en el que se demuestre un proceso de fusi¨®n de eficiencia positiva, es decir, que genere m¨¢s energ¨ªa de la que se necesita para mantener el plasma (mezcla de deuterio y tritio a millones de grados). El siguiente paso ser¨¢ construir un reactor de demostraci¨®n, DEMO, y despu¨¦s pasar¨ªamos a construir reactores comerciales que producir¨ªan energ¨ªa para inyectar en la red el¨¦ctrica.

Haciendo un poco de historia, la investigaci¨®n en la energ¨ªa de fusi¨®n tuvo un empuj¨®n importante durante la crisis del petr¨®leo de los a?os setenta. Pero la fusi¨®n como fuente de energ¨ªa ha sido un reto m¨¢s complejo de lo que se hab¨ªa previsto. Esto ha obligado a hacer un proceso de redise?o para abordar cada dificultad que se ha presentado. Pero tambi¨¦n es verdad que los avances que ha habido tanto en f¨ªsica como en ingenier¨ªa han permitido ir super¨¢ndolas. Como ejemplo, la contenci¨®n del plasma exige el uso de campos magn¨¦ticos enormes, en espacios bastante grandes, y este reto ha venido facilitado por los avances en la superconductividad, gracias a la cual se han conseguido electroimanes muy potentes.

Entrando en los aspectos operacionales de los reactores de fusi¨®n, estos tienen como objetivo generar electricidad y, en esto, no son muy distintos a los actuales reactores nucleares, donde es la fisi¨®n (ruptura de n¨²cleos de materiales pesados) la que genera la energ¨ªa necesaria para la producci¨®n el¨¦ctrica. Pero la comparaci¨®n solo llega hasta ah¨ª, ya que constructivamente son muy diferentes. En un reactor de fusi¨®n, el plasma caliente est¨¢ confinado magn¨¦ticamente dentro de una vasija donde se ha practicado lo que llamamos ultraalto vac¨ªo, que es el m¨¢ximo que puede conseguirse. Fruto de las reacciones de fusi¨®n se producen neutrones que salen de ese choque con mucha energ¨ªa e impactan en una pared preparada en la que se capta dicha energ¨ªa. A partir de ah¨ª el proceso ya es como en la energ¨ªa nuclear de fisi¨®n, la energ¨ªa llega a un circuito que calienta agua y que va a una turbina para enviarla a la red de distribuci¨®n el¨¦ctrica.

Un reactor de fusi¨®n tiene una complejidad tecnol¨®gica a?adida que, sin embargo, en la pr¨¢ctica, es una tremenda ventaja: se trata de la regeneraci¨®n del combustible durante el proceso de fusi¨®n. El tritio es un elemento que no existe en la naturaleza y que se obtiene, precisamente, en las centrales nucleares de fisi¨®n. Lo que aparentemente podr¨ªa parecer una gran contradicci¨®n (necesitar reactores de fisi¨®n para que funcionen los de fusi¨®n) queda resuelta porque en los reactores de fusi¨®n se han dise?ado unos dispositivos denominados mantos regeneradores que cubren la primera pared de la c¨¢mara donde est¨¢ el plasma y cuya misi¨®n es precisamente regenerar tritio. Esto se hace gracias a que la energ¨ªa de los neutrones excedentes del proceso de fusi¨®n (deuterio + tritio ¡ú helio + neutr¨®n + energ¨ªa) favorecen otra reacci¨®n dentro de esos dispositivos que regenera el tritio a partir de una mezcla circulante de litio-plomo para reinyectarlo de nuevo en el plasma. De esta manera, solo necesitaremos producir un poco de tritio para el arranque de la fusi¨®n. Nuestros combustibles primarios ser¨ªan el deuterio (del agua) y el litio.

Una de las ventajas de la energ¨ªa de fusi¨®n frente a la quema de combustibles f¨®siles, que son los causantes de cambio clim¨¢tico, es que no emite CO?. Adem¨¢s, la fusi¨®n no tiene reacciones en cadena que requieren procesos de parada de la reacci¨®n complejos ni genera residuos de alta actividad. En un reactor de fusi¨®n, en caso de fallo, se apaga la reacci¨®n de forma espont¨¢nea, ya que el plasma es en s¨ª muy ¡°delicado¡± y la m¨¢s m¨ªnima perturbaci¨®n hace que se enfr¨ªe y se extinga.

Yo tengo gran confianza en que el primer reactor de fusi¨®n capaz de generar energ¨ªa el¨¦ctrica para la red vea la luz pronto, y nos presente una verdadera alternativa sostenible frente a los combustibles f¨®siles que tanto impacto tienen en el cambio clim¨¢tico.

Isabel Garc¨ªa Cort¨¦s es doctora en F¨ªsica e investigadora en el Laboratorio Nacional de Fusi¨®n del Ciemat.

Pregunta enviada v¨ªa email por Javier Cordovilla

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