Una trampa de 1.000 millones de euros para capturar la energ¨ªa del Sol

En Greifswald, en el norte de Alemania, se va a probar dentro de poco una trampa magn¨¦tica que quiere imitar la magia del Sol. Desde que las teor¨ªas de Albert Einstein predijeron que una peque?a cantidad de masa atesora cantidades descomunales de energ¨ªa, se ha tratado de explotar ese fil¨®n. Los primeros triunfos (y fracasos) llegaron en forma de estallido, con las bombas at¨®micas: el calor del Sol que devora ciudades, escrib¨ªa Don De Lillo. Despu¨¦s, las necesidades de la Guerra Fr¨ªa impulsaron la creaci¨®n de los primeros reactores de fisi¨®n para propulsar submarinos que finalmente sirvieron de modelo para las centrales nucleares civiles.

La energ¨ªa nuclear de fisi¨®n, sin embargo, produce residuos peligrosos y desde hace d¨¦cadas se busca una alternativa segura para orde?ar el poder del ¨¢tomo. La energ¨ªa de fusi¨®n, la que se produce con la uni¨®n de ¨¢tomos de hidr¨®geno en el Sol, es un sue?o perseguido durante d¨¦cadas. En la Tierra, para conseguir que dos n¨²cleos at¨®micos superen la repulsi¨®n propia de dos part¨ªculas con la misma carga es necesario someterlas a temperaturas extremas. A 100 millones de grados cent¨ªgrados, cinco veces m¨¢s que en el coraz¨®n del Sol, la temperatura arranca los electrones de sus n¨²cleos produciendo un plasma con ¨¢tomos cargados que pueden unirse entre ellos. Sin embargo, las part¨ªculas superexcitadas se convierten en un reba?o incontrolable dentro de un contenedor normal.

Los reactores de fusi¨®n contienen gas a millones de grados sobre cero junto a imanes refrigerados hasta el cero absoluto

Hasta ahora, los experimentos m¨¢s avanzados en la b¨²squeda de una fuente de energ¨ªa segura, abundante y controlable, utilizan unos contenedores magn¨¦ticos con forma de rosquilla conocidos como tokamaks. Este modelo es el elegido para el ITER, un experimento internacional con un coste de m¨¢s de 15.000 millones de euros que pretende probar si es posible producir energ¨ªa de forma comercial mediante la fusi¨®n nuclear.

Estos contenedores permiten mantener las part¨ªculas confinadas y a la temperatura necesaria para que contin¨²en las reacciones de fusi¨®n. El dise?o del que partieron este tipo de trampas magn¨¦ticas, con bobinas circulares a lo largo de toda la rosquilla, ten¨ªa un problema: en el interior, las bobinas van m¨¢s apretadas y el campo magn¨¦tico que producen es m¨¢s intenso, algo que desv¨ªa las part¨ªculas que acaban por escaparse

El dise?o de algunos reactores solo ha sido posible con los ordenadores de ¨²ltima generaci¨®n

Para arreglar esa descompensaci¨®n, f¨ªsicos como el sovi¨¦tico Andrei Sajarov plantearon un dise?o en el que una corriente a trav¨¦s del plasma manten¨ªa el equilibrio del gas y hac¨ªa posible mantenerlo dentro de su c¨¢rcel magn¨¦tica. En palabras de Joaqu¨ªn S¨¢nchez, director del Laboratorio Nacional de Fusi¨®n del CIEMAT, ¡°es como si para controlar una prisi¨®n, utilizases, adem¨¢s de a los guardias, la colaboraci¨®n de alg¨²n prisionero¡±. El problema es que si por alg¨²n motivo esa colaboraci¨®n falla, se puede producir una fuga que malogre la reacci¨®n de fusi¨®n o da?e las paredes del reactor.

En las pr¨®ximas semanas, si no surgen imprevistos, en el Instituto Max Planck para F¨ªsica del Plasma en Greifswald, se va a poner a prueba un modelo alternativo de contenedor para reactores de fusi¨®n nuclear. El Wendelstein 7-X, un artefacto de intrincado dise?o que ha costado alrededor de 1.000 millones de euros, es lo que se conoce como un "estellarator". Estas m¨¢quinas, como los tokamaks, necesitan mantener el plasma a millones de grados en el interior del contenedor sin que toque las paredes, que a su vez est¨¢n rodeadas por imanes superconductores a m¨¢s de 270 grados bajo cero. Si esto sucede, el gas se enfr¨ªa y las reacciones de fusi¨®n se detienen. En este tipo de contenedores, siguiendo la met¨¢fora de S¨¢nchez, el control de los prisioneros se hace todo desde fuera. Pero en este caso, para mantener a las part¨ªculas dentro del campo magn¨¦tico hay que retorcerlo. ¡°Es algo que se puede parecer a cuando echas vino en una copa y giras un poco la botella al final para que no gotee cuando dejamos de verter el l¨ªquido¡±.

En el caso de los estellarators como Wendelstein 7-X, se requieren dise?os extremadamente complejos que son diferentes en cada una de estas m¨¢quinas. Los tokamaks son m¨¢s o menos iguales en todo el mundo, pero el TJ-II, un estellerator construido por el CIEMAT en Madrid, tiene diferencias de dise?o con su primo alem¨¢n. Para construir la c¨¢mara retorcida, rodeada de grandes imanes retorcidos con los que crear los campos magn¨¦ticos necesarios para mantener a las part¨ªculas confinada y a alt¨ªsima temperatura, el proyecto alem¨¢n ha requerido la capacidad de los grandes supercomputadores. ¡°Para encontrar la forma adecuada para las bobinas, o mejor, para los campos magn¨¦ticos que producen, fue necesaria una gran cantidad de trabajo de computaci¨®n¡±, explican los responsables del proyecto. Adem¨¢s, ¡°se tuvieron que desarrollar nuevos c¨®digos de programaci¨®n y m¨¦todos de computaci¨®n para gestionar grandes cantidades de informaci¨®n¡±, a?aden.

El objetivo de la m¨¢quina alemana no es, como en el caso del ITER, generar energ¨ªa. Se trata a¨²n de un experimento de f¨ªsica que quiere demostrar que el dise?o de la trampa es capaz de mantener en su interior el plasma caliente durante un tiempo suficiente. Si el ensayo tiene ¨¦xito, despu¨¦s de muchos a?os a la cola por las incertidumbres de su endiablado dise?o, el estellarator se convertir¨ªa de nuevo en una opci¨®n alternativa para la construcci¨®n de reactores de fusi¨®n. Superado el inconveniente de la estabilidad, ser¨ªa una opci¨®n que podr¨ªa tener ventajas para la construcci¨®n de centrales de fusi¨®n. ¡°Aunque el dise?o es mucho m¨¢s complicado, la operaci¨®n de la m¨¢quina ser¨ªa menos problem¨¢tica que la del tokamak¡±, apunta S¨¢nchez. As¨ª, al producir muchas unidades, el estellarator obtendr¨ªa ventaja sobre el tokamak.

En cualquier caso, lo que se aprendan con los distintos tipos de reactor servir¨¢n para mejorar los dise?os de las mejores m¨¢quinas para lograr el objetivo final. Aunque los retrasos y los incrementos de presupuesto en los distintos proyectos de fusi¨®n han sido importantes, quienes trabajan en este ¨¢mbito son optimistas sobre la posibilidad de controlarla para producir electricidad. ¡°Pensamos que es posible¡±, opina S¨¢nchez, aunque no esconde sus dudas sobre la posibilidad de construir una m¨¢quina de esta complejidad, que funcione 24 horas al d¨ªa 7 d¨ªas a la semana.