Casi como en una escena de ciencia ficción, la semana pasada en una conferencia de prensa desde la Casa Blanca se anunció que por primera vez en la historia se había logrado que la energía liberada en un proceso de fusión nuclear sea superior a la que se había utilizado para iniciar la ión.
La noticia, que fue tapa de los diarios y portales de todo el mundo, constituye un paso más en el camino hacia la generación de energía a partir de este proceso, en un mundo que busca desesperadamente fuentes de energía diferentes a la de los combustibles fósiles para poder frenar -o al menos mitigar- el cambio climático.
En este contexto, la agencia Télam y su plataforma “Confiar” dialogó con tres científicos argentinos que trabajan en investigaciones vinculadas a la fusión nuclear: Ricardo Farengo, jefe del Grupo de Fusión y Fabiana Gennari, jefa del Departamento de Fisicoquímica de Materiales, ambos del Centro Atómico Bariloche, y Horacio Corti, del Departamento de Física de la Materia Condensada del Centro Atómico Constituyentes.
Qué es la fusión nuclear, los distintos proyectos para desarrollarla, sus alcances, beneficios, desafíos y si es realmente una “esperanza” para obtener energía “limpia” son algunos de los temas de esta charla.
Télam-Confiar: Para comenzar es importante explicar, ¿qué es la fusión nuclear?
Ricardo Farengo: La fusión nuclear es el proceso por el cual se produce la energía en el sol y en las demás estrellas. Casi toda la energía que se genera en el universo proviene de reacciones de fusión y, en ese sentido, la vida en la Tierra depende del sol y, por lo tanto, de las reacciones de fusión.
T: ¿Qué diferencia tiene con la que se utiliza en este momento en las plantas nucleares?
RF: Hay dos formas de liberar energía a partir de reacciones nucleares: una es lo que hacen las centrales nucleares en operación (como Atucha) que se llama fisión y básicamente consiste en tomar el núcleo de un átomo pesado (como por ejemplo el uranio) y fisionarlo (partirlo). Cuando esto ocurre, una pequeña cantidad de materia se transforma en una enorme cantidad de energía que puede ser convertida en energía eléctrica.
En la otra punta de la tabla periódica están los átomos livianos, como el hidrógeno y sus isótopos, es decir deuterio y tritio. Entonces, la otra forma de producir energía es fusionar los núcleos de dos átomos livianos. En este proceso también se transforma masa en energía, y es lo que se conoce como fusión.
T: ¿Cómo se puede reproducir en la tierra este fenómeno?
Fabiana Gennari: Es muy difícil acercar dos núcleos porque lo que pasa al hacerlo es que se repelen debido a que tienen carga positiva. Para vencer esta repulsión es necesario que los núcleos choquen a alta velocidad y esto se consigue calentando el combustible (mezcla de deuterio y tritio) hasta muy altas temperaturas. Al calentarlo, los átomos que lo componen se “rompen” (ionizan) separándose en núcleos y electrones. Una mezcla de núcleos (iones) y electrones a alta temperatura constituye un “plasma” (cuarto estado de la materia). Debido a su alta temperatura, el plasma tiende a expandirse y enfriarse. Por lo tanto, el problema fundamental de la fusión es cómo calentar el combustible hasta muy altas temperaturas y mantenerlo durante suficiente tiempo en ese estado.
En las estrellas (incluido el sol) la fuerte atracción gravitatoria impide que el plasma se expanda y enfríe. A escala terrestre existen dos opciones para conseguir las condiciones necesarias para producir suficientes reacciones de fusión.
Una es utilizar láseres de alta energía, como hizo el proyecto del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) de California cuyos resultados se anunciaron la semana pasada. La energía del láser se divide en gran cantidad de haces (192 en el experimento de Livermore) que se focalizan en un pequeño blanco de combustible. La energía depositada por el láser comprime y calienta el combustible hasta que se alcanzan la densidad y temperatura necesarias para que se produzcan las reacciones de fusión.
La otra opción es la que se está probando en el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en español Reactor Termonuclear Experimental Internacional) que utiliza campos magnéticos para confinar el combustible a alta temperatura. En este proyecto se apunta a generar 10 veces más energía que la que se utiliza para calentar el combustible.
T: ¿Qué ventajas tiene la fusión nuclear sobre la fisión?
FG: La generación de energía por fusión es un proceso sustentable, no genera emisiones de gases de efecto invernadero y sólo se produce helio.
Lo que se usa para fusión es deuterio y tritio. El deuterio es abundante en la naturaleza y se lo puede obtener del agua del mar, por ejemplo. En cambio el tritio no es un elemento natural y puede ser generado como producto secundario de los actuales reactores de fisión. Dado que el tritio se descompone en otros compuestos en pocos años, para asegurar su provisión en los futuros reactores de fusión la idea es producirlo in situ a partir del litio-6, uno de los dos isótopos estables del litio. Como el litio natural está compuesto de dos isótopos, litio-6 (7,4%) y litio-7 (92,6%), los reactores de fusión necesitan contener compuestos con mayores cantidades de litio-6 para generar tritio in situ.
La cantidad de energía que se produce por kilo de combustible (es decir por esa mezcla entre deuterio y tritio) es 10 millones de veces mayor de la que se produce con un combustible fósil. Entonces, eso hace que sea una tecnología muy atractiva.
T: Más allá del anuncio de la semana pasada, entiendo que aún falta para poder generar energía por fusión a nivel comercial. Si se llegara a esto,
¿Qué lugar tendría frente a las energías renovables?
Horacio Corti: Creo que son complementarias. Los reactores de fusión, si se llegan a convertir en una realidad en la segunda mitad de este siglo, van a ser grandes instalaciones.
Esto implica una energía centralizada para alimentar grandes ciudades; por supuesto que puede llegar a zonas alejadas porque en definitiva lo que estás transmitiendo es energía eléctrica pero, aún cuando la fusión sea un éxito y se obtenga energía limpia, las energías renovables van a seguir cumpliendo un rol importante sobre todo en zonas aisladas y en lugares como nuestra Patagonia que tiene fuentes muy importantes como el viento.
