FUSIÓN NUCLEAR COMERCIAL. UN PASO MÁS CERCA

Antes de leer el artículo del enlace inferior os recomiendo, a los que no tengáis conocimientos sobre la fusión nuclear, que leáis la información general que he recogido a continuación:

Nuevo Reactor Experimental en Japón

1.       ¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión nuclear es el proceso por el que dos núcleos de elemento químicos ligeros (normalmente hidrógeno (₁¹H) o algunos de isótopos, deuterio (₁²H) y tritio (₁³H)), se consiguen acercar lo suficiente para vencer las fuerzas electrostáticas de repulsión y unirse, formando Helio (₂⁴He). El núcleo de Helio es más ligero que sus precursores y la diferencia de masa se libera como energía.  Este proceso es el que ocurre naturalmente en el núcleo de las estrellas y es su fuente de energía.

2.       Aparte de la energía de fusión que se produce naturalmente en las estrellas ¿Hemos conseguido el desarrollo tecnológico para fusionar núcleos?

Sí, hemos conseguido general la fusión artificial, tanto para su uso armamentístico (bomba H o termonuclear), como de manera controlada en un laboratorio.

3.       ¿Hay alguna otra forma de extraer la energía de los núcleos atómicos?

Sí, la fisión nuclear. El proceso de la fisión nuclear es el contrario al de la fusión, consiste en bombardear átomos pesados (como el ²³⁵U, o el ²³⁹Pu) con neutrones, de manera que se desestabilicen y acaben rompiendo (fisionando), emitiendo en el proceso neutrones y rayos gamma. La energía cinética de estas partículas la podemos aprovechar como fuente de calor. En el proceso, los neutrones que se emiten pueden a su vez bombardear otros núcleos produciendo nuevas fisiones. Esto es lo que conocemos como reacción en cadena. 

4.       ¿Cuáles son las ventajas de la fusión frente a la fisión nuclear?

Las principales inconvenientes de la tecnología de la fisión nuclear son los siguientes:

• Los productos de la fisión nuclear son núcleos de elementos radiactivos de alta actividad, con períodos de desintegración que alcanzan los miles, y en muchos casos, las decenas de miles de años, período durante los que serán peligrosos para la salud y el medio ambiente. Hasta la fecha, la única solución viable que se ha encontrado para es residuos es, tras su enfriamiento, la reducción de su volumen y el enterramiento geológico profundo. Es decir, seguirán activos y será un riesgo potencial para futuras generaciones.
• Los recursos locales de combustible nuclear comercialmente viables sólo permitirían el funcionamiento del parque nuclear español durante unos 3 – 4 años. Además, su extracción minera produce un gran impacto ambiental y puede afectar a los trabajadores y a los habitantes del entorno. El combustible nuclear debería por tanto ser importado y procesado en terceros países por lo que no solventaría nuestra independencia energética.
• Los recursos probados de uranio, combustible de la fisión nuclear, son limitados.
• Aunque las instalaciones de fisión nuclear son robustas y fiables, el riesgo cero no existe y pueden verse afectadas por accidentes, tanto derivados de su complejidad tecnológica como causados por fenómenos naturales o atentados. En caso de producirse, grandes áreas quedarían afectadas e inhabitables. El área de impacto sobre la salud y el medio ambiente sería infinitamente mayor y, dependiendo de la meteorología podría poner en riesgo la población de países enteros como ha sucedido con anterioridad.

Las ventajas de la tecnología de fusión, por el contrario, serían los siguientes:

Residuos radiactivos: aunque debido a la fusión se producen neutrones que pueden bombardear los materiales de contención generando isótopos radiactivos, estos son de baja y media actividad, teniendo una menor vida media, siendo más manejables y menos peligrosos que los derivados de la fisión nuclear.

Materia prima de la fusión nuclear: se puede considerar inagotable. El deuterio se encuentra en grandes cantidad en el agua del mar y, aunque el tritio es mucho más escaso, ambos pueden producirse artificialmente. Ambas fuentes son universales y cada país podría obtenerlos de manera autónoma.

Riesgo de accidente: Aunque las instalaciones son muy complejas tecnológicamente, en caso de accidente las consecuencias serían locales pudiendo afectar a los trabajadores de la instalación.

Producción energética: La fusión nuclear libera en 3 y 4 veces más energía que la fisión nuclear.

5.       ¿Por qué no se está explotando la fusión nuclear como fuente de energía en la actualidad?

El principal motivo deriva de la complejidad tecnológica del proceso para conseguir la fusión nuclear de manera artificial. Para conseguir acercar los núcleos de deuterio y tritio es necesario imitar las condiciones que se dan en el núcleo de las estrellas:

i.             Hay que crear un plasma (una sopa de iones y electrones) a partir de las materias primas.

ii.            Para que se produzca la fusión los núcleos de deuterio y tritio tienen que acercarse lo suficiente (en el núcleo se encuentran los protones, con carga positiva, por lo que las repulsiones electrostáticas son fuertísimas).

iii.          Esto se consigue a altísimas temperaturas, entorno a los 150 millones de grados celsius o mediante aceleradores de partículas.

iv.     Para conseguir alcanzar esa temperatura es necesario conseguir construir un recipiente que soporte esas elevadísimas temperaturas y/o el confinamiento de los elementos precursores de la fusión. Los científicos han conseguido producir esas “vasijas” con diferentes técnicas como:

a.       Confinamiento Magnético: Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado tiene forma toroidal y se denomina Tokamak.

b.      Fusión por Confinamiento Inercial: Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí. Para ello se impacta una pequeña esfera compuesta por deuterio y tritio por un haz de láser provocando su implosión. Así, se hace cientos de veces más densa que en su estado sólido normal permitiendo que se produzca la reacción de fusión. (Fuente: Consejo de Seguridad Nuclear)

Aunque en los últimos años se ha avanzado mucho en el campo de la fusión, todavía estamos a un paso de conseguir que el sea comercialmente viable, por lo que noticias como la referenciada suponen una gran paso adelante en este sentido.

Para más información:

https://www.ciemat.es/cargarAreaInvestigacion.do?identificador=3

https://www.iter.org/