La fusión nuclear está cada vez más cerca de ser una realidad que pueda actuar dentro de nuestro sistema energético. Esta es la principal conclusión de la jornada celebrada en la Real Academia de Ingeniería de España, con la colaboración de la Fundación Bankinter dedicada a promover los últimos avances de esta tecnología que busca construir una estrella en la Tierra. Esto es una fuente de energía sin emisiones y capaz de aportar una alta estabilidad a cualquier sistema energético.
¿En qué consiste la fusión nuclear?
La fusión nuclear es la colisión de dos átomos para formar uno nuevo y durante ese proceso se genera una inmensa cantidad de energía o plasma. Es un proceso semejante a lo que ocurre en nuestro Sol todos los días, con la diferencia que aquí se necesitan unas infraestructuras especiales para que se dé este proceso. En este sentido, las principales infraestructuras usadas son el Tokamak y el Stellarator.
El Tokamak es una tecnología de origen soviético, una máquina con forma de donut que utiliza los campos electromagnéticos para contener el plasma que se genera de la fusión nuclear, además de usar corriente eléctrica dentro del plasma para estabilizarlo. De todas las tecnologías es la más avanzada hoy ya que ha logrado los mejores resultados experimentales, a pesar de que funciona a base de pulsos y no de forma constante.
Mientras que el Stellarator tiene la misma forma, pero a diferencia de la tecnología anterior esta no depende de la corriente eléctrica para estabilizar el plasma del interior, sumado a que los imanes que tiene en su interior se unen en formas retorcidas para garantizar una mayor estabilidad, además de que funcionen en un flujo continuo. En pocas palabras, mientras que uno es más sencillo en su construcción pero peor en su rendimiento, el segundo es más complejo de desarrollar pero funciona de forma constante.
Por otro lado, la gran diferencia con la fisión es que en esta última se basa en todo lo contrario, la separación del núcleo de un átomo generando energía, además de que la fisión está teniendo una aplicación como fuente de energía a nivel tanto nacional como internacional, mientras que la fusión está en fase experimental.
No obstante, se están dando cada vez más avances para que este procedimiento sea más viable fuera de los laboratorios y más en nuestro sistema energético. Según ha explicado durante la jornada Sehila González, directora global de energía de fusión en Clean Air Task Force, es una energía que cada vez ha avanzado más en la cantidad de energía que genera, siendo cada vez más común que sean capaces de trasladar electrones (electricidad) fuera de la central y poder, potencialmente, ir a un sistema energético. Además de que –a diferencia de su contraparte de fisión- genera residuos de baja actividad, y no de alta, es decir menos peligrosos y contaminantes.
Además, la experta ha apuntado a que a día de hoy esta tecnología está avanzando más rápidamente gracias al desarrollo de nuevos imanes a base de superconductores, que permiten máquinas más pequeñas, baratas y fáciles de construir. Una situación ideal para aumentar el ritmo de investigación de esta tecnología.
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Por otro lado, la inteligencia artificial se ha convertido en una herramienta de alta utilidad para ayudar a la generación de escenarios sin necesidad de construir más reactores, optimizando el plasma y el aprendizaje para el desarrollo de unas infraestructuras más eficientes.
Y, por último, González también ha recalcado que se está realizando una fuerte inversión de más 14.000 millones de dólares, además de la creación de múltiples startups que impulsan el desarrollo. Sumado a que se ha convertido en toda una carrera tecnológica a nivel internacional con gran presencia en China y Estados Unidos.
España tiene algo que aportar
No obstante, en este terreno también España está aportando en el desarrollo de estas tecnologías, como es el caso del Tokamak Smart. En este sentido, Manuel García Muñoz, profesor de física de la Universidad de Sevilla y codirector del proyecto, ha explicado durante la jornada que esta spin-off de la Universidad de Sevilla, busca demostrar de forma práctica que la energía de fusión puede ser viable y eficiente. Según ha indicado el experto, el Tokamak Smart no solo sirve como laboratorio de experimentación, sino que permite probar soluciones reales para los desafíos de ingeniería que enfrentan los reactores de fusión.
En este sentido, ha destacado que este proyecto combina varias innovaciones tecnológicas:
- Tokamak de baja relación de aspecto: en lugar de un gran “donut” tradicional, el reactor tiene un diseño más compacto y eficiente, lo que reduce costes y materiales sin comprometer la producción de energía.
- Superconductores de alta temperatura: los nuevos imanes permiten generar campos magnéticos más fuertes con menos energía, haciendo posible mantener el plasma estable y concentrado en un espacio menor.
- Triangularidad negativa del plasma: un ajuste en la forma del plasma que aumenta el espacio central del reactor, facilitando la gestión del calor y reduciendo el estrés mecánico de la estructura.
Según García Muñoz, estas características no solo permiten que el reactor sea más pequeño y económico, sino que también aumentan la densidad de potencia y mejoran la eficiencia global del sistema. Esto abre la puerta a que España, además de contribuir en investigación, pueda desarrollar una planta piloto de fusión en un futuro cercano, capaz de generar electricidad real y producir tritio, un combustible esencial para la fusión.
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De esta forma España con el Tokamak Smart, ha podido aportar su grano de arena en la búsqueda de soluciones a los problemas técnicos a los que están expuestos los reactores de fusión, que no son pocos.
Los retos técnicos siguen siendo altos
A pesar de los avances, la fusión nuclear sigue enfrentándose a importantes desafíos antes de convertirse en una fuente de energía comercial. Según ha indicado en la jornada, Itxaso Ariza, directora de tecnología (CTO) de Tokamak Energy, el principal obstáculo ya no está en la física del plasma, sino en la ingeniería necesaria para hacer funcionar un reactor de forma eficiente y viable.
En este sentido, Ariza ha subrayado que el gran reto es la integración de sistemas complejos, donde deben convivir materiales avanzados, estructuras capaces de soportar condiciones extremas y tecnologías de control en tiempo real. Uno de los problemas más relevantes es el impacto de los neutrones de alta energía, que deterioran los materiales y para los que aún no existen soluciones completamente probadas a largo plazo.
Otro desafío clave es la producción y gestión del tritio, un combustible esencial que debe generarse dentro del propio reactor. Los sistemas diseñados para ello deben cumplir múltiples funciones simultáneamente a saber: absorber radiación, generar combustible y extraer calor. Por lo que se aumenta significativamente su complejidad técnica. Además de la falta de experiencia acumulada en comparación con otros sectores industriales, ya que tiene un enfoque más teórico, que práctico.
En definitiva, el evento de la Real Academia de Ingeniería de España ha destacado que la energía nuclear vía fusión sigue siendo posible y está dando grandes avances hacia la comercialización, pero que aún tiene que superar múltiples retos técnicos para que esta tecnología pase de los esquemas a la realidad.
