Este experimento, al sur de Francia, busca ser el futuro energético del mundo.
Estrella en la Tierra. Una investigación que podría ser nuestro futuro energético.
Desde hace algunos meses, los habitantes de varias pequeñas ciudades del sur de Francia, situadas entre el puerto de Berre y el pueblo de Saint-Paul-lès-Durance, observan cómo decenas de camiones de tamaños fuera de lo común cruzan, de noche y de día, las rutas de esta zona rural. Estos monstruos, con peso de 800 toneladas y 33 metros de largo, transportan las enormes piezas de alta tecnología que semanas antes surcaron los océanos desde Japón, China, Corea o Estados Unidos. Estos materiales científicos y tecnológicos son trasladados con sumo cuidado, como si se tratara de la cristalería más fina existente en el planeta. No es para menos, todas estas piezas fueron creadas para dar forma y vida a uno de los proyectos científicos más ambiciosos de estos tiempos.
Su nombre es ITER, que en latín significa “camino”. Este proyecto busca abrir el camino a una nueva forma de generar energía en la Tierra, una energía que ya se produce en el universo, en concreto en el interior de estrellas como nuestro Sol.
Por primera vez en la historia de la ciencia, ocho socios que representan a más de la mitad de toda la humanidad (Unión Europea, Estados Unidos, Japón, Corea del sur, Rusia, China e India) decidieron unir esfuerzos para lograr un ambicioso proyecto: controlar dentro de un reactor llamado ITER la grandiosa energía producida por fusión, y para ello han destinado un presupuesto nada modesto: 19,000 millones de dólares para las próximas tres décadas.
El objetivo de esta singular alianza de naciones, así como de la magna inversión, es demostrar la viabilidad técnica y científica de la energía de fusión, con la cual se podrían generar unos 500 millones de watts de manera continua durante 10 minutos.
Energía estelar
Pero... ¿qué es la fusión? “Es el proceso que proporciona energía al Sol y las estrellas”, resume Osamu Motojima, director general de este importante proyecto internacional y quien viajó desde Japón hasta el sur de Francia para liderar esta aventura tecnológica y científica que involucra a 4,000 obreros, científicos e ingenieros de todo el mundo. “Cuando los núcleos atómicos ligeros presentes en las estrellas se fusionan para formar otros más pesados, de helio, se genera una gran cantidad de energía”, explica un poco más 
el profesor Motojima.
La luz y el calor que percibimos del Sol es el resultado de estas reacciones nucleares de fusión. Cada segundo, el astro rey transforma 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio, liberando así una cantidad enorme de energía, parte de la cual llega hasta la Tierra y hace posible la vida. La Tierra recibe del Sol una potencia energética de 170 millones de gigawatts, sin interrupción. A las reacciones de fusión nuclear también se les llama reacciones termonucleares, por las altas temperaturas que experimenta. En el interior del Sol, la temperatura es cercana a los 15 millones de grados Celsius.
Aunque pareciera que estas reacciones son un asunto sencillo, en realidad se trata de un proceso muy difícil de reproducir en la Tierra, sobre todo porque para lograrlo deben calentarse los átomos ligeros de tritio y de deuterio (elegidos por los físicos para realizar la reacción nuclear de fusión en un reactor terrestre) a nada menos que 150 millones de grados centígrados, lo que da lugar a un gas cargado de electricidad y de alta temperatura denominado plasma. Para obtener energía de fusión continua hay que controlar, calentar y contener este plasma que se obtiene al aumentar la temperatura de los gases, mediante poderosos campos magnéticos.
El plasma es un estado muy particular de la materia que permite desarrollar las reacciones de fusión y que, a su vez, debe ser contenido por un periodo suficientemente largo para que se produzca esta fusión. Como se puede ver, es un gran desafío al que se enfrentan científicos e ingenieros de todo el mundo.
Por estas razones, además de los científicos e ingenieros de fusión, el proyecto ITER requiere una amplia gama de personal altamente especializado.
Un viejo anhelo
Para los científicos, el sueño de controlar la fusión de las estrellas en la Tierra nació en la década de los sesenta, cuando se construyeron los primeros reactores para realizar estos experimentos de fusión de átomos ligeros. Hoy, hay más de 30 reactores experimentales de fusión termonuclear en países desarrollados y, en algunos, se logró reproducir de manera artificial la reacción de fusión. Por ejemplo, en el Joint European Torus (JET), localizado a las afueras de Oxford, Reino Unido.
En 2003 el reactor del Centro de Investigación Nuclear Cadarache, dependiente de la Comisaría de Energía Atómica y Energías Alternativas (CEA) de Francia, obtuvo el récord mundial de duración de un plasma (estado de la materia en el cual se desarrolla la reacción de fusión), con más de seis minutos.
En febrero de 2014, se anunció el más grande avance, hasta ahora, en esta área. En la revista Nature, los físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en Estados Unidos, informaron que consiguieron, por primera vez, que un reactor de fusión nuclear produzca más energía de la que consume.
El proyecto ITER busca conseguir eso y mucho más. En el año 2020, cuando se planea terminar la construcción de los edificios y la instalación de todo el material científico en una superficie de 40 hectáreas cerca de Marsella, se podrán empezar a realizar los experimentos de fusión, sobre todo dentro del enorme reactor nuclear llamado Tokamak. Se trata de un inmenso anillo metálico, con más de 30 metros de diámetro, 29 metros de altura y un volumen de 800 metros cúbicos. Una máquina construida dentro de un edificio de alta tecnología y limpieza máxima, previsto para resistir terremotos.
Toda la dificultad del proyecto ITER —comenta el físico Jean Jacquinot, especialista en fusión nuclear—, es el diseño y elaboración de millones de piezas, algunas gigantescas y otras del tamaño de unos micrones, para después ensamblarlas y unirlas como un rompecabezas gigante. Esas piezas se fabrican en cada uno de los países que participan en esta colaboración internacional. “De la precisión y calidad de esta construcción dependerá el éxito de toda la experimentación futura, que se desarrollará en la década de 2020”, apunta Jacquinot.
Tras los estudios conceptuales y de ingeniería, el diseño detallado de ITER contó con el respaldo de un gran programa de investigación que demostró su viabilidad y encauzó la colaboración de la industria para la construcción de prototipos a escala real de sus elementos básicos. Desde hace varios meses, esos componentes viajan en barcos, aviones y camiones gigantescos hasta el lugar donde se levanta ITER.
Ventajas a la vista
Dentro del Tokamak, el combustible de los reactores de fusión estará compuesto por dos formas de isótopos del gas hidrógeno: el deuterio y el tritio. En cada litro de agua hay alrededor de 33 miligramos de deuterio, para obtener este isótopo basta con destilar agua dulce o marina; si esos 33 miligramos se fusionaran con tritio se podría generar una energía equivalente a 340 litros de petróleo. Mientras que el tritio se produce al bombardear con neutrones al litio, elemento que abunda en los desiertos de sal.
Los físicos han comprobado que la fusión deuterio-tritio genera cuatro millones de veces más energía que la combustión de gas, carbón o petróleo. Y cuatro veces más energía que la fisión del uranio enriquecido. Otra ventaja de la fusión es que no existe el riesgo, siempre presente en las plantas de producción de fisión del uranio, de que se pierda el control de la reacción nuclear en cadena y se produzcan accidentes como los ya históricos de Three Mile Island (Estados Unidos, 1979), Chernóbil (Ucrania, 1986) o Fukushima (Japón, 2011).
En una planta de fusión, solo algunos gramos de combustible nuclear estarán presentes a cada momento dentro del reactor —explica el físico Jean Jacquinot—, lo que impide toda posibilidad de pérdida de control de la reacción, por falta de combustible”.
Otra diferencia es que en un reactor de fusión existe un interruptor que permite a los técnicos y científicos parar en unos cuantos segundos el proceso nuclear, cortando el suministro de electricidad a los poderosos imanes magnéticos que tienen como tarea mantener confinado el plasma a cierta distancia de la pared interna del reactor.
Una ventaja más tiene que ver con los desechos generados. Los especialistas que participan en el proyecto aseguran que serán poco radiactivos y de una duración menor si se compara con los originados por la fisión nuclear. “Después de cien años de inactividad, la radiactividad emitida por una central de fusión será inferior a la de una central térmica a base de carbón”, compara el físico Jean Jacquinot.
Energía y más energía
¿Por qué hay científicos de todo el mundo concentrados en los objetivos de este proyecto tan ambicioso? Osamu Motojima responde que el dominio de la fusión proporcionaría una fuente de energía sostenible para el medio ambiente y prácticamente ilimitada para la humanidad. De hecho, se prevé que en las próximas cinco décadas se duplique la demanda mundial de energía, a medida que los ciudadanos de los países en vías de desarrollo tengan acceso a una mayor riqueza.
Para cubrir la demanda de energía limpia y segura que necesitarán las generaciones futuras en todo el mundo se requerirá “una combinación equilibrada de energías que incluya a las tecnologías renovables. Además necesitamos desarrollar nuevas fuentes que puedan generar energía continua a gran escala y a largo plazo sin dañar el medio ambiente. La fusión es una de estas fuentes posibles”, agrega Motojima.
Nuestras principales fuentes de combustible, como el petróleo y el gas, son cada vez más escasas, más caras y, en cualquier caso, generan importantes emisiones de gases de efecto invernadero, la principal causa del calentamiento global.
Además de utilizar un suministro de combustibles prácticamente ilimitados (deuterio y tritio), no será necesario transportar materiales radiactivos para el funcionamiento cotidiano de las plantas de fusión, construidas con los conocimientos científicos logrados por el experimento ITER.
Estas plantas serán intrínsecamente seguras; el proceso de fusión no producirá gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos de larga duración, y puede ofrecer una fuente básica de energía sostenible continua a gran escala.
Pero antes de que existan estas plantas de producción industrial de energía eléctrica por fusión nuclear (o termonuclear), muchos de los elementos probados en ITER se utilizarán para una central eléctrica de prueba llamada DEMO.
Paralelamente al desarrollo de ITER, la investigación avanzada sobre los materiales de fusión favorecerá la búsqueda de soluciones tecnológicas necesarias para la planta DEMO y las primeras plantas de fusión comerciales, las cuales podrían comenzar a funcionar a partir del año 2050.
El futuro energético de la humanidad depende, en gran parte, del éxito de ITER. Pero también de los opositores al proyecto, quienes no están de acuerdo con que se le destinen 19,000 millones de dólares a esta iniciativa. Sobre las críticas que ha recibido el proyecto, su director general Osamu Motojima contesta con una sonrisa: “El esfuerzo va a ser repartido a lo largo de 30 años y entre 35 naciones. Además, representa solo dos días del mercado de energía y solo 10% de la inversión mundial anual que se realiza a las energías renovables”.
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