Explicación Técnica

Las reacciones de fusión son inversas a las de fisión, consisten en la unión de núcleos ligeros de átomos para dar núcleos más pesados con desprendimiento de energía. Para que los núcleos ligeros puedan llegar a fusionarse hay que vencer la fuerza repulsiva que sienten, puesto que están cargados positivamente. Esto se consigue o bien comunicándoles energía o bien mediante fusión catalizada. Dentro de estos últimos métodos están la fusión fría, que nunca llegó a funcionar, y la fusión catalizada por muones, que es absolutamente no rentable

Cuando se calienta el combustible para comunicar energía a los núcleos, los átomos se desprenden de los electrones y la materia se convierte en una especie de gas de electrones e iones, es lo que se conoce como plasma, el cuarto estado de la materia. Se trata del estado más abundante en el universo, pero también del gran desconocido de la gente. No hay ningún material que pueda resistir las temperaturas necesarias para que se produzca la fusión, cientos de millones de grados, por tanto se han buscado otras soluciones para confinar el plasma. Cuando esto se hace mediante campos magnéticos, tratamos con la Fusión por Confinamiento Magnético. Otro sistema es calentar la materia mediante potentísimos rayos láser y dejarla evolucionar libremente: Es la Fusión por Confinamiento Inercial, en la que no se confina el plasma en absoluto.

Las reacción de fusión más fácil de alcanzar es aquélla en que se fusionan dos isótopos del Hidrógeno, el Deuterio y el Tritio, para dar un núcleo de helio (o partícula alfa), que se lleva el 25% de la energía desprendida en la reacción, y un neutrón muy energético , que se lleva el 75% restante. Además el neutrón, al no tener carga y no sentir la atracción magnética, escapará de nuestra botella magnética, que tendrá forma de rosquilla, y podremos obtener la energía a partir de él. Este hecho, que es clave para considerar un diseño de reactor, es a la vez uno de los puntos flojos de este sistema, como veremos a continuación.

Los Problemas de la Fusión

Los neutrones procedentes de la reacción de fusión antedicha son, probablemente, los más duros que existen en la naturaleza. Por tanto será necesario colocar un moderador que los absorba, para no irradiar el medio ambiente. El moderador ideal es el Litio, que en un par de reacciones nucleares absorbería los neutrones, calentándose con la energía que estos poseían y desprendiendo Tritio. Este último se podrá usar como combustible del reactor. El diseño de reactor que se baraja consta de un manto de litio que rodearía al plasma. Este manto de litio se calentará por efecto de los neutrones y la energía se obtendría a partir de él con un circuito refrigerante que moverá una turbina. Se tratará, pues, de un ciclo térmico.

Si bien el Deuterio es virtualmente inagotable en el agua del mar, y el Tritio se generará en el propio reactor mediante el procedimiento ya citado, el Litio se encuentra en la corteza terrestre con una abundancia 15 veces la del Uranio, y al ritmo de consumo actual se estima que las reservas durarían unos 500 años. También existe Litio en forma de sales marinas, éste es más caro de obtener pero su abundancia daría para varios millones de años.

El Litio estará en el reactor en forma de sales disueltas, contenidas en una vasija de acero inoxidable, que estará a varios cientos de grados y recibirá un fortísimo flujo de neutrones. Esto tiene dos efectos sobre el acero inoxidable, el primero es que se tornará radiactivo y el segundo es que lo hará más frágil, acortando así su vida. He aquí una fuente de residuos radiactivos de actividad media, las cámaras de acero de los reactores de fusión que haya que cambiar cada cierto tiempo. Es necesario desarrollar nuevos aceros u otros materiales que tengan dos propiedades fundamentales. Por un lado que sean resistentes a la radiación por neutrones y a las condiciones que tendrán que soportar en un reactor, de tal forma que haya que cambiar estos componentes lo menos posible. Por otra parte han de ser materiales que no se activen por el flujo de neutrones o, en caso contrario, que tengan una baja actividad y una corta vida media. Las investigaciones actuales han conseguido aceros cuya radiactividad desaparece en un par de décadas. No son innocuos, pero no tienen una vida de cientos de miles de años, como algunos productos de la fisión.

Otro problema que hace que este sistema no sea totalmente limpio es la presencia de Tritio. Este isótopo del hidrógeno es un emisor beta que tiene una vida media de unos doce años. El Tritio es extremadamente volátil y huidizo, como el Hidrógeno, y puede sustituir a éste en la formación de moléculas de agua, para dar agua tritiada. Como quiera que, por medios químicos, ésta es indistinguible de la otra, pasará inmediatamente a los sistemas biológicos y de ahí su peligro. Sin embargo la cantidad de Tritio presente en una central de fusión, tal como se conciben ahora, será extremadamente pequeña, de unas decenas de gramos. Luego en el caso de accidente más grave, en que se fugara todo el tritio, los efectos serían inconmensurablemente más pequeños que los de una central de fisión. Las reacciones de fusión tiene además otra ventaja sobre la fisión y es que no son reacciones en cadena, es decir, los productos no intervienen en la reacción, con lo cual resulta imposible que la reacción se dispare. Además, si por alguna causa el dispositivo dejara de funcionar, el plasma se apagaría inmediatamente, pues lo difícil es justamente mantenerlo encendido.

Como se ve la fusión no está, ni mucho menos, a punto de conseguirse, pues faltan aún largos años de investigaciones, sobre todo en el campo de los materiales. Para solventar los problemas que causa el Tritio existe la posibilidad de utilizar reacciones de fusión en que no intervenga dicho elemento, como la Deuterio-Deuterio para dar un núcleo de Helio y un neutrón (50 % de probabilidad) o bien un núcleo de Tritio y un protón (con 50 % de probabilidad). Y aún hay otra reacción posible: Deuterio-Helio3 para dar un núcleo de Helio4 y un protón, si bien esta última tiene la desventaja de que todos los productos de la reacción son partículas cargadas que quedarían atrapadas en la trampa magnética y no queda claro por tanto claro como obtener la energía. Estas dos últimas reacciones son mucho más difíciles de conseguir, puesto que se producen a temperaturas más de diez veces más altas que las de la primera.

La situación actual

Para que un dispositivo de fusión sea rentable, para que se obtenga ya en la red más energía de la que se le comunica, se ha de alcanzar el llamado criterio de Lawson: El producto de la densidad del plasma por la temperatura y por el tiempo que está confinado ha de ser mayor que un cierto número. Esto es porque la potencia que emite el plasma es proporcional a los dos primeros factores, mientras que es necesario introducir el tiempo para dar cuenta de las pérdidas de energía. En el presente en grandes tokamaks como el JET, que es el más grande del mundo, se han conseguido superar por separado los valores de los tres parámetros, pero no simultaneamente. Hasta el momento los experimentos se realizaban con plasmas sólo de deuterio, para evitar que aparecieran neutrones que convirtieran en radiactiva la instalación. El tiempo de confinamiento del plasma debería todavía multiplicarse por 10 ó por 100, para lo cual hay que ir hacia dispositivos más grandes, complicados y caros. El próximo proyecto, el ITER, tiene un coste aproximado de 500.000 millones de pesetas. Un gasto de semejante volumen no podría acometerlo por su cuenta ni siquiera una potencia mundial de primer orden, por lo que se ha firmado un acuerdo entre Europa, Estados Unidos, la Unión Soviética y Japón.

El experimento del JET

Este es el experimento que se ha realizado recientemente en el tokamak europeo JET. Este macroproyecto, con un presupuesto anual de..., en el que trabajan cientos de físicos e ingenieros de todos los países de Europa Occidental, alcanzará la última etapa de su vida el año que viene (el hecho de que sea en el 92 parece una coincidencia). En ella se piensa introducir deuterio y tritio al 50 % para obtener todo el potencial de fusión que se pueda. Lo que tan rimbombantemente se ha publicado en todos los periódicos no es más que pequeño prefacio de esta etapa experimental. En lugar del 50 %, sólo se ha introducido el 14 % de tritio. La potencia que se hubiera obtenido, de usar toda la energía de los neutrones emitidos, era un promedio de 1,5 Mw, cuando al dispositivo se le suministraron 12 Mw. Si se hubiera introducido tritio al 50 % se habrían obtenido unos 5 Mw. Se trata de un hecho científico de importancia, pero de ninguna manera sorprendente, puesto que estaba ya perfectamente previsto y calculado. En todo caso deberíamos sorprendernos por el hecho de que haya sido adelantado unos meses. La razón para la anticipación ha sido el dar un aldabonazo en la opinión pública, con el fin de ganar credibilidad ante los gobiernos e invertir la tendencia de reducir los presupuestos para investigar en esta fuente de energía, que se que ya se ha producido en EE. UU., o de congelarlos, que es lo que se esperaba en Europa.

El papel de la Fusión en el futuro

Parece que, por fin, la comunidad científica de fusión está en condiciones de dar un calendario fiable sobre los hitos que espera conseguir en el camino hacia esta fuente de energía. El 2040 es una fecha razonable para la entrada en funcionamiento del primer reactor comercial, después de la construcción de un dispositivo experimental, el ITER, y de un reactor experimental de demostración, el DEMO, que tendría ya 1000 Mw de potencia. Sin embargo, cabe plantearse si, con esta escala temporal, esta fuente de energía vendrá a resolver alguno de los problemas medioambientales que tiene ante sí la humanidad. El primero, y muy directamente relacionado con las fuentes de energía, es el calentamiento global del planeta por efecto invernadero. Este problema requiere una pronta solución; no hay unanimidad pero parece que las emisiones de gases invernadero deberán haberse estabilizado a unos niveles más bajos que los actuales para los años 2000 ó 2005, ¡demasiado pronto para que la fusión sea una solución! El 2040 es una fecha para la que se espera que el petróleo se haya acabado y el gas natural esté a punto de hacerlo, por tanto, tampoco parece que la fusión sea una alternativa energética para los combustibles fósiles. Y si a esto añadimos el hecho de que no es absolutamente limpia (al menos en su primera etapa) vemos que la fusión, por desgracia, está lejos de ser esa panacea que se nos prometía en materia de energía.

La Fusión no es la solución.

A estas alturas, parece claro que el depender de una sola fuente de energía es suicida. En este terreno la diversidad se valora como una inapreciable virtud. No pedimos que se eliminen las investigaciones sobre fusión, pero sí que éstas se aborden de una forma más realista, teniendo en cuenta el verdadero papel que la fusión va a jugar, es decir, no considerar que va a ser la única posible solución al problema energético. Considerar, incluso, que quizá no llegue a ser utilizada. Pensemos en la potenciación de otras fuentes de energía que ahora, en el presente, ya se encuentran en disposición de aportar kilowatios a la red. Son las energías renovables. Los recursos materiales y humanos que se dedican a la investigación en este tipo de fuentes de energía no son ni tan siquiera comparables con los que se van a dedicar a investigar en fusión.

También hay que hacer mención al hecho de que se nos pretende vender la fusión con el argumento de que esta fuente nos proporcionará energía inagotable para satisfacer todas nuestras ansias de consumo. Si consideramos que la fusión no es una fuente limpia, (y que ninguna lo es completamente, puesto que en última instancia siempre existe al menos contaminación térmica), el ahorro y la eficiencia energéticos aparecen como dos características necesarias de cualquier alternativa energética razonable.

La causa de porqué la fusión es la preferida por los poderes establecidos es quizá simple. No cambiará en absoluto el sistema de explotación y distribución energética en el interior de cada país. Tendremos centrales controladas y gestionadas por los de siempre, que estarán conectadas a una red, como hasta la fecha. El uso de la energía se hará, como ahora, sin ningún control por parte de los ciudadanos. Sí introduce esta fuente de energía cambios importantes en las relaciones internacionales: Las materias primas están al alcance de cualquiera, pero no así la tecnología necesaria. De ésta sólo dispondrán los países ricos, de tal forma que se consagrará una total dependencia energética del tercer mundo respecto del primero, mientras que prácticamente habrán desaparecido todas las dependencias energéticas del primer mundo respecto del tercero: perfecto, ¿no?.

Las y los ecologistas estamos ya familiarizados con fenómenos de este tipo, en que los intereses de unos pocos prevalecen sobre consideraciones medioambientales y sobre los intereses de la mayoría.