La búsqueda de fuentes de energía sostenibles y limpias ha llevado a la humanidad a explorar diversas alternativas, y entre ellas, la fusión nuclear ha surgido como una prometedora solución. Sabemos de su potencial para resolver muchos problemas energéticos en el problema, pero todavía no hemos encontrado una forma definitiva de generar más energía de la que gastamos para producirla. Aunque ahora podríamos haber dado un paso definitivo, con un superimán que tiene más que ver de lo que parece con el hidrógeno y los coches eléctricos.
La fusión nuclear: una fuente de energía casi ilimitada y cero emisiones
La fusión nuclear, el proceso que alimenta al sol y a las estrellas, ofrece la posibilidad de una fuente de energía casi ilimitada y limpia aquí en la Tierra. Al unir átomos ligeros para formar átomos más pesados, la fusión nuclear libera grandes cantidades de energía sin generar emisiones de gases de efecto invernadero durante su funcionamiento.
Además, produce muy pocos residuos radiactivos y utiliza un combustible prácticamente inagotable, derivado del hidrógeno presente en el agua de mar.
Lo que ya sabemos sobre la fusión nuclear y lo que nos falta para utilizarla
A pesar de las promesas de la fusión nuclear, su implementación en la Tierra ha sido un desafío monumental, y lo sigue siendo. A lo largo de décadas, se han invertido grandes sumas de dinero y esfuerzo en dispositivos experimentales, con el objetivo de construir una planta de energía de fusión que produzca más energía de la que consume, pero aún no se ha logrado dicho hito.
Hasta ahora, el gran problema ha sido que, si bien conocemos formas de producir fusión nuclear, gastamos más energía de la que se produce, lo que hace que no sea una solución eficiente y útil.
Recientemente se han hecho avances con diferentes tipos de plantas de fusión nuclear, y poco a poco se ha ido probando a pequeña escala algunas formas de utilizar la fusión nuclear de forma que, llevado luego a gran escala, pueda acabar siendo una forma rentable de generar energía. No obstante, los planteamientos a gran escala siguen siendo algo teórico que debe avanzar poco a poco mientras se ponen a prueba todos los proyectos experimentales en búsqueda de una solución definitiva.
El problema de contener el hidrógeno y la necesidad de un superimán
Ya hemos comentado que el combustible utilizado para la fusión nuclear deriva principalmente del hidrógeno. Sin embargo, uno de los mayores desafíos para la fusión nuclear es contener el hidrógeno a temperaturas extremas y presiones muy altas.
Contener el hidrógeno no es fácil. Es el elemento más abundante en el universo. Es el primero en la tabla periódica, y su comportamiento químico hace que tenga una gran facilidad para combinarse con otros elementos. Esto hace que sea extremadamente difícil mantener el hidrógeno puro. Al combinarse con oxígeno, por ejemplo, forma agua. Y una inmensa cantidad de elementos y materiales a nuestro alrededor está formado en parte por hidrógeno, por esa facilidad que tiene para combinarse con otros elementos y no mantenerse aislado.
No puede meterse en un contenedor metálico sin más, porque se combina con el metal. Su densidad es baja, y a efectos prácticos puede filtrarse por casi cualquier material.
Para contener el hidrógeno se utilizan campos magnéticos extremadamente potentes. Como no hay nada que lo pueda contener con facilidad, la mejor forma que hemos encontrado los humanos de mantenerlo aislado es por aislamiento magnético. Aquí es donde entran en juego los imanes superconductores.
Qué avances se han conseguido con ese superimán del MIT, y cuándo los veremos llegar
El reciente avance del MIT en el desarrollo de imanes superconductores de alta temperatura representa un hito significativo en la búsqueda de la fusión nuclear. Estos imanes, construidos con un material superconductor conocido como REBCO, han demostrado ser capaces de producir campos magnéticos extremadamente potentes a una temperatura más alta que los imanes utilizados hasta la fecha.
Este avance ha allanado el camino para la construcción de dispositivos de fusión más compactos y económicos, con la esperanza de que pronto veamos la materialización de estas tecnologías en plantas de energía de fusión reales. Las estimaciones afirman que una central de fusión nuclear de generación de energía eficiente requiere de la posibilidad de generar un campo magnético de 20 teslas. Y este superimán ha sido capaz de alcanzar esa cifra, estableciendo un récord y un buen punto de partida para el futuro de la fusión nuclear.
Las pruebas con este imán se realizaron en el 2021, pero ha sido ahora cuando tras estudiar a fondo todos los elementos de la instalación y ver cómo se habían comportado, se ha publicado un estudio con los resultados, permitiendo a toda la comunidad científica entender en profundidad lo que se había logrado.
El avance es tan relevante que se considera que puede cambiar radicalmente el futuro de la fusión nuclear, pues las predicciones de coste por vatio de energía generada por un reactor de fusión habría cambiado en un factor de 40 de la noche a la mañana, según explica Dennis Whyte, el director del Centro de Fusión y Ciencia del Plasma (PSFC) del MIT en el momento en el que se realizó la prueba.
Lo que la fusión nuclear y los coches eléctricos tienen en común
Resulta interesante destacar que tanto la fusión nuclear como los coches eléctricos enfrentan desafíos similares en cuanto a la contención del hidrógeno. Mientras que en la fusión nuclear se busca contener el hidrógeno a altas temperaturas y presiones para generar energía, en los coches eléctricos se busca almacenar el hidrógeno de manera segura y eficiente para su uso como combustible.
Es fácil que la cantidad de hidrógeno contenida dentro de un coche eléctrico descienda con el tiempo si no se utiliza el vehículo, precisamente debido a este hecho. Y ese problema se magnifica si tenemos en cuenta que el hidrógeno del contenedor del coche llega allí tras recorrer kilómetros y kilómetros de canalizaciones. Hasta ahora, la clave ha residido en presurizarlo a alta presión, pero esto también supone un coste que, lógicamente, encarece el combustible.
Es curioso como algo tan diferente entre sí, como ocurre entre los coches eléctricos de pila de combustible y la fusión nuclear, pueda tener en realidad tanto en común.
