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Energía de fusión: ¿principio del fin para la energía cara?

El largamente prometido sueño de una energía realmente limpia, barata, sin riesgos y prácticamente inagotable está más cerca

Energía de fusión: ¿principio del fin para la energía cara?
Eduardo Barrera Eduardo Barrera 25-12-2022
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El reciente anuncio del Departamento de Energía de EE.UU. calificando de "gran avance científico" el haber conseguido por primera vez iniciar un proceso de fusión nuclear con un balance energético positivo (generar más energía que la consumida en el proceso de ignición), trasciende ampliamente lo puramente científico para convertirse en una noticia de alto valor estratégico que puede alterar todos los escenarios energéticos mundiales. 

Y, por ende, las proyecciones de nuestra propia matriz energética. En particular, el papel de la actual energía nuclear de fisión y de los combustibles fósiles.

En efecto, el anuncio agrega certidumbre al largamente prometido sueño de una energía realmente limpia, barata, sin riesgos y prácticamente inagotable.  Equivalente a traer un poco de la energía del sol a la tierra. Porque eso y no otra cosa es la energía de fusión. Simplemente, la posibilidad de reproducir en la tierra el fenómeno de fusión que ocurre de forma natural en el seno del sol y de donde emana toda la energía que hace posible la vida en nuestro planeta. 

Un sueño cada vez más cercano porque este anuncio es bastante coincidente en el tiempo con el de los científicos europeos que en febrero de este mismo año lograron producir y confinar durante 5 segundos 59 megajoules de energía (11 megavatios de potencia) en los laboratorios de JET (Joint European Torus) en Reino Unido. 

Si bien en este caso no se alcanzó un balance energético positivo, si se triplicó la energía obtenida anteriormente en experimentos similares y se alcanzó un récord mundial en el tiempo de confinamiento del plasma. 

Todo lo cual sirvió también para confirmar que ITER (el Centro de Energía de Fusión más grande del mundo, de la cual JET es parte) por su mayor escala, está en el camino correcto para escalar estos resultados a niveles comerciales en las próximas décadas. 

ITER, que en latín significa "el camino", comenzó su construcción en Cadarache, Francia, en 2020 y espera obtener una ganancia energética de 1 orden de magnitud (10 veces más energía de salida que de entrada). De hecho, ya se están licitando sitios en Europa para las próximas plantas de demostración, previas a plantas comerciales para 2050. Es decir, dentro de unos plazos muy similares a los anunciados por EE.UU.

  • Esta referencia temporal al 2050 es muy relevante en términos de transición energética porque coincide con el horizonte fijado para lograr emisiones netas cero que frenen el cambio climático que es, sin duda, la mayor amenaza existencial para la humanidad. 

Si ambas previsiones se cumpliesen, estaríamos frente a un escenario ideal de transición relativamente suave para la segunda mitad del siglo. Pero es archiconocido que no estamos en una trayectoria de convergencia con esa meta, con lo cual más tarde o más temprano, mejor temprano que tarde y no mas allá de 2030, habrá que iniciar un proceso de transición acelerada que va a actuar como un gran aspirador de recursos financieros y tecnológicos que tenderá a concentrarse en aquellas tecnologías más prometedoras para reducir el calentamiento global. 

Este escenario, bastante plausible con los datos actuales, podría crear una nueva dinámica en que se anticiparía la entrada de la energía de fusión, al mismo tiempo que la salida de los combustibles fósiles, en una nueva matriz energética que no estaba hasta ahora en los escenarios de la Agencia Internacional de la Energía. La consecuencia práctica más relevante para nuestro país podría ser un estrechamiento de la "ventana de oportunidad" que representa Vaca Muerta en sus posibilidades de exportación y la ralentización de la energía nuclear de fisión.

Esto último, debería ser un llamado de atención para nuestro país, que a pesar de su larga tradición en materia de energía nuclear parece haber ignorado por completo el desarrollo de la energía de fusión. 

Según FusDis, el Sistema de Información o Base de Datos de la Agencia Internacional de la Energía Nuclear sobre centros de I+D y dispositivos de experimentación en energía de fusión, Argentina actualmente no tiene ningún centro activo, mientras que Brasil ya tiene tres. Todos operativos y equipados con dispositivos Tokamak (dos de tipos convencionales y uno de tipo esférico).

La reacción de fusión típica resulta de la fusión de dos isótopos de hidrógeno: el deuterio (que se extrae del agua de mar) y el tritio, que se genera durante la reacción de fusión en contacto con litio.
La reacción de fusión típica resulta de la fusión de dos isótopos de hidrógeno: el deuterio (que se extrae del agua de mar) y el tritio, que se genera durante la reacción de fusión en contacto con litio. 

Los americanos al igual que los europeos y los japoneses están siguiendo dos caminos paralelos para llegar a la energía de fusión que difieren no solo en las tecnologías empleadas sino también en cuanto a las prioridades políticas y comerciales, con obvias implicancias geopolíticas.   

La reacción de fusión típica resulta de la fusión de dos isótopos de hidrógeno: el deuterio (que se extrae del agua de mar) y el tritio, que se genera durante la reacción de fusión en contacto con litio. Al fundirse los núcleos de ambos isotopos se forma helio y se desprende una gran cantidad de energía (según los expertos de ITER, se necesitan solo 150 kg de deuterio y 2,5 toneladas de litio para suministrar electricidad para 1 millón de personas en 1 año).

Si bien esta reacción es conocida científicamente desde la primera mitad del siglo pasado, su reproducción en la tierra siempre ha presentado dos desafíos considerables: a) como iniciar el proceso de ignición, que requiere temperaturas del orden de 150 millones de grados Celsius, con un balance energético positivo y b) como contener/confinar y gestionar el gas caliente (plasma) resultante.

Las dos tecnologías de fusión dominantes para resolver esta cuestión son la de "confinamiento magnético" y la de "confinamiento inercial". La primera, que siguen principalmente europeos y japoneses a través de ITER (con participación de EE.UU.), es la más conocida, y en cierto sentido más avanzada. Tiene fines comerciales civiles y alta participación de empresas privadas. 

Y la segunda, que siguen los americanos, es más reciente y persigue fines civiles y militares, con alta participación estatal. 

El mayor éxito de la primera es haber resuelto de forma continua el problema del confinamiento mediante la creación de una poderosa "jaula" magnética de forma toroidal denominada Tokamak (palabra rusa en homenaje a sus inventores).

Mientras la segunda ha resuelto el problema de la ignición con balance energético positivo mediante poderosos láseres de nueva generación (2020) siguiendo un proceso discreto de implosiones sucesivas. 

Aunque ambas tecnologías aparecen como alternativas, y el componente armamentístico que persigue EE.UU. puede ser un fuerte limitante, es probable que en el futuro próximo haya alguna convergencia entre estas tecnologías o al menos una colaboración sinérgica que reduzca los plazos de desarrollo, ya que la comunidad científica está muy integrada y además EE.UU. participa en ambas iniciativas.

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