La fusión nuclear para generar una energía limpia podría estar más cerca de lo que pensamos. Pero antes los investigadores tienen que encontrar los materiales adecuados para soportar las condiciones que se generarán durante este proceso.
Para ello, el Foro Estratégico Europeo de Infraestructuras de Investigación (ESFRI, por sus siglas en inglés) ha dado luz verde a la incorporación a su hoja de ruta del proyecto IFMIF-DONES, que será construido en Granada, por lo que recibirá fondos europeos.
Antes de pasar a explicar qué es IFMIF-DONES, es importante saber qué es la fusión nuclear y cómo podría ayudarnos a luchar contra el cambio climático.
¿Qué es la fusión nuclear?
Hay dos tipos de reacciones nucleares: fusión y fisión. Las estrellas funcionan mediante fusión. Es decir, átomos ligeros se juntan para crear otros más pesados. Por otra parte, también se pueden separar aquellos átomos que sean muy pesados, esto es la fisión. Ambas reacciones generan energía y cuando se reproducen en lugares controlados, como puede ser una central nuclear, esa energía se puede utilizar.
La energía nuclear que se utiliza actualmente proviene de la fisión, que además necesita de átomos muy pesados que suelen ser radiactivos como el uranio o el plutonio. Una vez partidos generan calor que se utiliza para convertirlo en parte de la electricidad que llega a nuestros hogares.
En el caso de la fusión no se genera tanta radiactividad ya que los átomos que utiliza son más ligeros. Los ideales son los isótopos del hidrógeno, es decir, átomos del mismo elemento, pero con diferente número de neutrones. En el caso del hidrógeno se trata del deuterio y el tritio, que al fusionarse darían un átomo más pesado (helio) y energía. Esto solo sucede si los elementos de partida son más ligeros que el hierro, ya que el resto de uniones necesitaría de energía para realizarse y estaríamos desaprovechando la energía que buscamos. Por este motivo, el hidrógeno parece el elemento perfecto para la reacción.
Usar la fusión como energía es muy difícil actualmente. No obstante, las piezas para poner esta reacción en marcha ya empiezan a funcionar: el ITER es un reactor que realizará experimentos para demostrar que la fusión es viable en cuanto termine de construirse.
¿Cómo son los reactores de fusión nuclear?
¿Cómo ayuda a luchar contra el cambio climático?
El hidrógeno es uno de los elementos más abundantes en la naturaleza, así que utilizarlo supondría no agotar recursos fósiles que sí están limitados. Además, al no expulsar contaminantes como el dióxido de carbono se evitaría el efecto invernadero y no subirían las temperaturas. Esto supondría una ayuda en la lucha contra el cambio climático.
¿Qué es IFMIF-DONES?
La fusión nuclear acarrea una serie de condiciones que son necesarias controlar para poder llevarla a cabo. Por ejemplo, se generan grandes temperaturas, por lo que el material con el que se realice el reactor debe ser el adecuado para soportarlas.
Y aquí es donde entra IFMIF-DONES: “El objetivo es probar materiales que se van a usar en el futuro reactor de fusión y demostrar que son capaces de soportar las condiciones de trabajo durante un tiempo suficientemente largo”, explica el jefe de la División de Tecnologías para la Fusión del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat) y coordinador europeo del proyecto DONES, Ángel Ibarra. “Uno de los principales problemas es que en los reactores de fusión hay muchos neutrones con energías relativamente altas y no estamos seguros del comportamiento de los materiales en esas condiciones. Hay otras fuentes de neutrones en el mundo, pero sus características hacen que no sean capaces de simular las condiciones de un reactor de fusión”, ilustra.
El trabajo llevará “muchos años” porque los investigadores tendrán que probar diferentes materiales “y cada experimento necesita tiempos bastante largos, hasta un par de años de operación continua”, indica Ibarra a Hipertextual.
Aunque este podría no ser el único uso de DONES: “Pensamos que puede utilizarse, de forma simultánea para realizar diferentes tipos de experimentos en otras áreas de interés, como por ejemplo en medicina para la producción de isótopos médicos, en física básica y astrofísica, en el estudio de (otro tipo) de materiales, aplicaciones industriales, etc.”, añade el coordinador europeo del proyecto.
ITER, que se construye al sur de Francia, solo quiere demostrar que la fusión controlada es viable, “pero no va a producir suficiente energía como para poder probar los materiales. Tampoco producirá electricidad”, puntualiza Ibarra. Por este motivo, antes de construir el llamado DEMO, un reactor de demostración, que sí fuera capaz de producir energía eléctrica será necesario “saber cómo se van a comportar los materiales y eso solo se puede hacer en DONES o en una instalación similar, a un coste mucho menor que el de ITER o DEMO”, comenta.
Construcción de la instalación
Desde el punto de vista técnico, se podría empezar la construcción de la instalación “inmediatamente”. No obstante, “siempre hace falta un tiempo para poner en marcha los equipos y el papeleo”, explica el coordinador europeo de DONES. La instalación ya se está diseñando, el problema está en que se tienen que poner de acuerdo diferentes instituciones a nivel nacional (Ministerio y Junta de Andalucía) e internacional (Comisión Europea, Japón y otros posibles socios).
El tiempo de construcción de la instalación, según cálculos proporcionados por el coordinador europeo, es de entre 10 y 12 años. Aunque así visto puede parecer mucho tiempo, se trata del acelerador “más potente del mundo desde el punto de vista de vatios (W), no de energía de partículas”, señala Ibarra. Tendrá 5 megavatios (MW) de potencia.
“A mí me gustaría poder empezar el año que viene. Creo que es posible, al menos con algunas actividades significativas”, concluye Ibarra. El proyecto recibirá fondos europeos para su construcción, entre 400 y 600 millones de euros y la participación española está liderada por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat), con la colaboración del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Junta de Andalucía, la Diputación y el Ayuntamiento de Granada, el Laboratorio Nacional de Fusión, el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), la Universidad de Granada y las plataformas tecnológicas y empresariales OnGranada, Ineustar e Induciencia.