¿Alterará la composición de la atmósfera el uso masivo de la fusión nuclear?

La gran ventaja que tiene la fusión nuclear es que, con pocos gramos de combustible, se puede obtener una gran producción de energía. Más concretamente, un gramo de combustible en el proceso de fusión tiene el potencial de generar el equivalente a ocho toneladas de petróleo. De la misma forma, el Sol mediante las reacciones de fusión es capaz de suplir de energía a todo el planeta Tierra.

Es igual que sucede con la fisión, el proceso que se utiliza ahora para producir energía en las centrales nucleares en funcionamiento, que la cantidad de combustible (uranio en este caso) que se necesita es muy poca comparada con el combustible que requieren las centrales térmicas de carbón, gas o petróleo. Por muy masiva que llegue a ser la utilización de la energía de fusión en el futuro, nunca su uso (por la extracción de materiales necesarios o la emisión de gases) será tan grande como para alterar la composición de nuestra atmósfera. Además, la fusión es una energía que no emite gases de efecto invernadero.

Para conseguir reactores de fusión será necesario el uso de isótopos de hidrógeno. Los isótopos son átomos de un mismo elemento (con igual número de electrones y protones), pero con diferente número de neutrones. Esta característica supone que los diferentes isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas, pero distintas propiedades físicas. Las reacciones de fusión que se dan a menor temperatura son las producidas entre el deuterio y el tritio. El deuterio es muy abundante en el agua del mar y se obtendrá de ahí por hidrólisis. Y el tritio se producirá en el propio reactor de fusión, ya que los neutrones procedentes de las reacciones de fusión impactan en un manto regenerador compuesto, entre otros elementos, de litio. Un neutrón y un litio dan como producto un tritio que volverá a ser utilizado como combustible en el plasma. El plasma es el material utilizado para que los núcleos puedan fusionarse y producir energía. Es un gas ionizado que tiene más de cien millones de grados de temperatura.

En la fusión, como ocurre también en la fisión, hablamos de reacciones nucleares, diferentes a los procesos que conocemos de quemado de combustibles, que son procesos basados en reacciones químicas. En el caso de la fusión necesitamos aproximar los núcleos para que entren en juego las fuerzas nucleares y se atraigan fuertemente. Cuando se fusionan forman un elemento nuevo cuya masa pesa menos que la suma de las masas de los núcleos iniciales. Esa diferencia de masa (aunque es casi insignificante) tiene la capacidad de transformarse en energía por la famosa ecuación de Einstein E=mc². Y debes saber que hemos partido de elementos muy ligeros. Como te explicaba, utilizamos los isótopos del hidrógeno, que es el elemento más ligero de la naturaleza, el que está primero en la tabla periódica, porque tiene solo un protón y un electrón. Y el siguiente es el helio. Uniendo dos hidrógenos mediante la reacción nuclear de fusión obtenemos un helio y un sobrante que es un neutrón y es el que tiene mucha energía.

Para que te hagas una idea de la cantidad de material que necesitamos como combustible, en las máquinas de confinamiento de plasma que usamos para experimentos de fusión tenemos una densidad un millón de veces menor que la densidad del aire que respiramos. Esto quiere decir que son muy pocas partículas. La densidad es tan baja que por muchas reacciones que se produzcan con liberación de helio nunca podrá llegar a alterar la composición de la atmósfera. Ni por el consumo del hidrógeno ni por las emisiones productor de las reacciones de fusión, porque además estas emisiones no contendrán CO₂.

Isabel García Cortés es científica titular del Laboratorio de Fusión del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).

Pregunta enviada vía email por Leonardo Arrabé

Coordinación y redacción: Victoria Toro

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