Un sol en forma de anillo

La idea de construir un peque?o sol sobre la Tierra, del que extraer energ¨ªa directamente, ha sido, en los ¨²ltimos 40 a?os, el sue?o de f¨ªsicos e ingenieros; sigue si¨¦ndolo en la actualidad y probablemente lo ser¨¢ todav¨ªa hasta bien entrado el pr¨®ximo siglo.El sue?o empez¨® a tomar forma a mediados de este siglo, cuando se comprendi¨® el mecanismo que tiene lugar en las entra?as del Sol y de cualquier otra estrella, y cuya consecuencia es que ¨¦stas puedan emitir gigantescas cantidades de energ¨ªa. Ese mecanismo no es otro que la fusi¨®n nuclear, es decir, la uni¨®n de n¨²cleos at¨®micos ligeros, esencialmente de hidr¨®geno, para formar otros m¨¢s pesados cuya masa es ligeramente menor que la suma de las masas de los n¨²cleos originales. Y es justamente ese peque?o exceso de masa inicial lo que se convierte en energ¨ªa (en una cantidad estipulada por la celebrada f¨®rmula de Einstein).

Una min¨²scula parte de la energ¨ªa as¨ª producida por el Sol llega a nuestro planeta, tras un largo viaje de 150 millones de kil¨®metros, manteniendo el complejo sistema de la vida en el mismo y la mayor parte del dinamismo sobre su superficie. Esa energ¨ªa, adem¨¢s, acumulada a lo largo de cientos de millones de a?os, ha dado lugar a los combustibles f¨®siles que hoy utilizamos (y dilapidamos), y acumulada en periodos m¨¢s cortos de tiempo, pero en grandes extensiones, es la responsable de los fen¨®menos atmosf¨¦ricos y, en consecuencia, de la energ¨ªa hidroel¨¦ctrica, e¨®lica, etc¨¦tera. Toda la energ¨ªa disponible sobre la Tierra, con la excepci¨®n de la nuclear ordinaria de fisi¨®n, es, pues, un subproducto, lejano y m¨ªnimo, de la actividad de ese enorme reactor de fusi¨®n que es el Sol.

Pero el hidr¨®geno es un elemento extraordinariamente abundante sobre la Tierra, en particular como componente del agua, y es tambi¨¦n abundante el deuterio, un is¨®topo que pesa el doble y que es m¨¢s adecuado como combustible para la producci¨®n de energ¨ªa de fusi¨®n. No es extra?o que, una vez descifrado el mecanismo, se acariciara la idea de crear las condiciones f¨ªsicas necesarias para que pudieran desencadenarse esas reacciones de fusi¨®n en una materia prima tan abundante y barata. El problema, precisamente, es que esas condiciones, de temperatura y densidad, son tan descomunales que no resulta f¨¢cil llegar a ellas. El Sol las consigue debido a su enorme masa, que gravita sobre el centro, donde, en condiciones de un verdadero infierno, se genera la energ¨ªa que luego emite al espacio.

La prueba de que esas condiciones extremas pod¨ªan alcanzarse fue la explosi¨®n del primer ingenio termonuclear. Se demostr¨® que no era imposible crear esas condiciones, y su consecuencia de desprendimiento masivo de energ¨ªa, aunque, desgraciadamente, de un modo instant¨¢neo y explosivo; conseguir un dispositivo en que ese fen¨®meno tuviera lugar de manera continua y controlada parec¨ªa factible, aunque mucho m¨¢s dificil. De hecho, se ha procedido con una sistem¨¢tica falta de realismo en las estimaciones que, desde los a?os cincuenta, se han venido haciendo acerca de las inminencias del dominio de esta fuente de energ¨ªa. Hoy sabemos que el asunto presenta m¨¢s dificultades de las previstas y que el camino ser¨¢ largo y costoso, pero que, con un grado muy alto de probabilidad, llegar¨¢ a buen fin.

Largo y costoso, pero ineludible. De hecho, no hay otra alternativa disponible para cuando se agoten los combustibles f¨®siles, petr¨®leo, carb¨®n o gas. Ello ocurrir¨¢ tarde o temprano, previsiblemente en un periodo del orden de medio siglo, que es, m¨¢s o menos, el tiempo necesario para poder disponer de reactores comerciales de fusi¨®n nuclear. Se trata, pues, de un programa de investigaci¨®n y desarrollo cuya buena marcha puede ser vital para las generaciones venideras. Como es vital tambi¨¦n impulsar el avance en energ¨ªas renovables que, s¨®lo podr¨¢n contribuir en una modesta fracci¨®n a las necesidades globales de energ¨ªa, as¨ª como fomentar el ahorro energ¨¦tico, principal fuente de energ¨ªa hoy por hoy, pero que s¨®lo es de aplicaci¨®n a los pa¨ªses ricos, una minor¨ªa despilfarradora, pero minor¨ªa al cabo, en un mundo cuya poblaci¨®n sufre mayoritariamente de escasez, incluida la escasez de energ¨ªa.

El anuncio hecho el pasado 9 de noviembre por los cient¨ªficos del laboratorio Joint European Torus (JET) da cuenta de un avance significativo en esta larga marcha. Larga marcha que se inici¨® en los a?os sesenta con la invenci¨®n, en la Uni¨®n Sovi¨¦tica, del tokamak, que es el dispositivo b¨¢sico de fusi¨®n a¨²n en la actualidad y que consiste esencialmente en una c¨¢mara en forma de neum¨¢tico (un toro, en lenguaje geom¨¦trico), rodeada de imanes que crean intensos campos magn¨¦ticos capaces de confinar el plasma, que no es otra cosa que una especie de gas de n¨²cleos de deuterio y electrones, y de calentarlo a temperaturas del orden de cientos de millones de grados con la densidad suficiente para que se produzcan reacciones de fusi¨®n entre los n¨²cleos.

Estados Unidos tom¨® r¨¢pidamente la delantera hasta la entrada en funcionamiento, a principios de los a?os ochenta, del JET, a partir de cuyo momento la iniciativa ha correspondido a Europa. Es una buena muestra de c¨®mo la cooperaci¨®n europea en un programa de investigaci¨®n y desarrollo puede permitir recuperar el retraso existente respecto a los dominadores indiscutibles del campo durante un buen n¨²mero de a?os. El hecho es que en el JET, situado en el Reino Unido, cerca de Oxford, y en los laboratorios europeos que contribuyen al programa en su conjunto, se han registrado los avances m¨¢s significativos en ese largo camino hacia el dominio de la energ¨ªa de fusi¨®n. Es en el centro del plasma, contenido en la c¨¢mara con forma de neum¨¢tico del JET, es decir, en su anillo m¨¢s interior, donde se han ido obteniendo temperaturas y densidades que han propiciado reacciones de fusi¨®n, aunque en cantidades m¨ªnimas y durante periodos de tiempo muy cortos.

La composici¨®n m¨¢s eficiente del plasma no es deuterio puro, la ¨²nica ensayada hasta el momento, sino una mezcla equilibrada de deuterio y tritio, otro is¨®topo del hidr¨®geno, m¨¢s pesado que el deuterio. En los primeros d¨ªas de noviembre se inyectaba por primera vez en el JET una peque?a cantidad de tritio, todav¨ªa lejos de la que se considera ¨®ptima. El resultado fue, tal y como anunciaron sus directivos, la producci¨®n de cantidades de energ¨ªa muy considerables durante periodos de tiempo relativamente largos (dos megavatios de potencia durante unos dos segundos). Un gigantesco avance si lo comparamos con lo conseguido hasta ahora, pero muy modesto si lo comparamos con el objetivo final: la generaci¨®n de cientos o miles de megavatios en r¨¦gimen de continuidad. Lo que no obsta para reconocer que estamos ahora m¨¢s cerca del nacimiento de un peque?o sol en forma de anillo.

Queda mucho por aprender todav¨ªa y muchos pasos intermedios antes de alcanzar ese objetivo. Esos pasos intermedios requieren la construcci¨®n de m¨¢quinas tan costosas y avanzadas que, por primera vez en la historia, se ha llegado a un acuerdo de cooperaci¨®n planetaria en materia de investigaci¨®n, firmado por la Uni¨®n Sovi¨¦tica, Jap¨®n, Estados Unidos y Europa, con vistas al dise?o y construcci¨®n del reactor ITER, que habr¨¢ de sustituir al JET. Esa nueva m¨¢quina, todav¨ªa experimental, ser¨¢ capaz de producir mucha m¨¢s energ¨ªa de fusi¨®n que la gastada en calentar y mantener el plasma, cosa que no ocurre todav¨ªa en el JET, y permitir¨¢ obtener nuevos conocimientos, incluyendo los relativos a seguridad e impacto medioambiental.

En la actualidad se sit¨²a el comienzo de la utilizaci¨®n comercial de esta nueva fuente de energ¨ªa hacia el a?o 2040, y eso si se mantiene un esfuerzo continuado a escala internacional en este campo. Esperemos que ese esfuerzo, dificil de justificar en el corto plazo, pero vital en el largo, se produzca y podamos legar a nuestros descendientes una fuente de energ¨ªa virtualmente ilimitada y comparativamente m¨¢s limpia.