Se estima que las primeras centrales comerciales de energía de fusión llegarán en los años 60

Buenos Aires-(Nomyc)-La ciencia de la fusión nuclear es bastante conocida, ya que los físicos y los ingenieros que investigan esta área conocen desde hace décadas, desde un punto de vista fisicoquímico, las propiedades de la reacción de fusión que puede desencadenarse entre dos núcleos atómicos si se dan las circunstancias idóneas. Y, sin embargo, la energía de fusión aún no es una realidad desde un punto de vista comercial.

EUROfusion, la institución que lidera la construcción y la operación del International Thermonuclear Experimetal Reactor (ITER), el reactor de fusión experimental que está se construye en Cadarache (Francia), prevé que la energía de fusión comercial llegará en los años 60.

Los desafíos que es necesario superar para que esto sea posible se enmarcan en el ámbito de la ingeniería, y no en el de la ciencia de una manera estricta.

Uno de los desafíos principales es el de los materiales de revestimiento interior de la cámara de vacío del reactor que son necesarios para soportar la interacción de los neutrones de alta energía resultantes de la reacción de fusión.

También se plantea la necesidad de estabilizar y sostener a lo largo del tiempo el plasma a altísima temperatura que contiene los núcleos de deuterio y tritio, aunque estos no son los máximos desafíos, sino que también se plantea cómo  minimizar la pérdida de energía dentro del plasma

El gas que contiene los núcleos de deuterio y tritio, que son los dos isótopos del hidrógeno utilizados para desencadenar la reacción de fusión, está a una temperatura de al menos 150 millones de grados Celsius, por lo que es imprescindible que el plasma alcance esta temperatura porque de lo contrario los núcleos no adquirirán la energía cinética necesaria para vencer su repulsión eléctrica natural y fusionarse, aunque esta temperatura no es uniforme en todo el plasma.

Los científicos que trabajan en fusión nuclear han observado que en los reactores experimentales el plasma alojado en la periferia está más frío que el de otras regiones, lo que provoca que algunos núcleos ionizados se vuelvan a enlazar con un electrón, dando lugar a átomos de hidrógeno con carga global neutra y el problema es que la proliferación de átomos neutros en la periferia del plasma provoca pérdidas de energía, y en fusión nuclear es imprescindible minimizar tanto como sea posible estas pérdidas para sostener en el tiempo la reacción.

Además, es importante saber que, por muy potente que sea, el campo magnético que se responsabiliza de confinar el plasma siempre tiene un límite, ya que aunque es capaz de contener las partículas que tienen un nivel de energía medio, pero aquellas que superan este valor de energía tienen la capacidad de escaparse de él y si se escapan muchas de estas partículas se perderá mucha energía y no será posible mantener la reacción a lo largo del tiempo.

Ante esta situación, un equipo de ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison (EEUU) ideo  una estrategia muy ingeniosa para lidiar con los átomos con carga global neutra que favorecen la pérdida de energía del plasma.

Lo que proponen es recubrir el manto interior de la cámara de vacío, que es la parte del reactor que está expuesta de manera directa al plasma, con una cobertura muy fina de tántalo, metal capaz de soportar la altísima temperatura que alcanza el plasma en el interior del reactor, pero tiene otra baza incluso más importante a su favor.

Este metal, además, tiene una gran capacidad de absorción de átomos de hidrógeno, por lo que puede contribuir a mantenerlos bajo control para minimizar la pérdida de energía.

Los creadores de esta tecnología también aseguran que su cobertura de tántalo es fácil de reparar y mantener, por lo que no debería tener un impacto negativo ni en el coste de construcción del reactor ni en su mantenimiento.

Aunque habrá que llegar al 2050 para ver si esto se concreta,  lo más importante es que poco a poco los desafíos que plantea la llegada de la fusión nuclear comercial caen uno a uno.

Nomyc-26-12-23