Un sol en forma de anillo

La idea de construir un pequeño sol sobre la Tierra, del que extraer energía directamente, ha sido, en los últimos 40 años, el sueño de físicos e ingenieros; sigue siéndolo en la actualidad y probablemente lo será todavía hasta bien entrado el próximo siglo.El sueño empezó a tomar forma a mediados de este siglo, cuando se comprendió el mecanismo que tiene lugar en las entrañas del Sol y de cualquier otra estrella, y cuya consecuencia es que éstas puedan emitir gigantescas cantidades de energía. Ese mecanismo no es otro que la fusión nuclear, es decir, la unión de núcleos atómicos ligeros, esencialmente de hidrógeno, para formar otros más pesados cuya masa es ligeramente menor que la suma de las masas de los núcleos originales. Y es justamente ese pequeño exceso de masa inicial lo que se convierte en energía (en una cantidad estipulada por la celebrada fórmula de Einstein).

Una minúscula parte de la energía así producida por el Sol llega a nuestro planeta, tras un largo viaje de 150 millones de kilómetros, manteniendo el complejo sistema de la vida en el mismo y la mayor parte del dinamismo sobre su superficie. Esa energía, además, acumulada a lo largo de cientos de millones de años, ha dado lugar a los combustibles fósiles que hoy utilizamos (y dilapidamos), y acumulada en periodos más cortos de tiempo, pero en grandes extensiones, es la responsable de los fenómenos atmosféricos y, en consecuencia, de la energía hidroeléctrica, eólica, etcétera. Toda la energía disponible sobre la Tierra, con la excepción de la nuclear ordinaria de fisión, es, pues, un subproducto, lejano y mínimo, de la actividad de ese enorme reactor de fusión que es el Sol.

Pero el hidrógeno es un elemento extraordinariamente abundante sobre la Tierra, en particular como componente del agua, y es también abundante el deuterio, un isótopo que pesa el doble y que es más adecuado como combustible para la producción de energía de fusión. No es extraño que, una vez descifrado el mecanismo, se acariciara la idea de crear las condiciones físicas necesarias para que pudieran desencadenarse esas reacciones de fusión en una materia prima tan abundante y barata. El problema, precisamente, es que esas condiciones, de temperatura y densidad, son tan descomunales que no resulta fácil llegar a ellas. El Sol las consigue debido a su enorme masa, que gravita sobre el centro, donde, en condiciones de un verdadero infierno, se genera la energía que luego emite al espacio.

La prueba de que esas condiciones extremas podían alcanzarse fue la explosión del primer ingenio termonuclear. Se demostró que no era imposible crear esas condiciones, y su consecuencia de desprendimiento masivo de energía, aunque, desgraciadamente, de un modo instantáneo y explosivo; conseguir un dispositivo en que ese fenómeno tuviera lugar de manera continua y controlada parecía factible, aunque mucho más dificil. De hecho, se ha procedido con una sistemática falta de realismo en las estimaciones que, desde los años cincuenta, se han venido haciendo acerca de las inminencias del dominio de esta fuente de energía. Hoy sabemos que el asunto presenta más dificultades de las previstas y que el camino será largo y costoso, pero que, con un grado muy alto de probabilidad, llegará a buen fin.

Largo y costoso, pero ineludible. De hecho, no hay otra alternativa disponible para cuando se agoten los combustibles fósiles, petróleo, carbón o gas. Ello ocurrirá tarde o temprano, previsiblemente en un periodo del orden de medio siglo, que es, más o menos, el tiempo necesario para poder disponer de reactores comerciales de fusión nuclear. Se trata, pues, de un programa de investigación y desarrollo cuya buena marcha puede ser vital para las generaciones venideras. Como es vital también impulsar el avance en energías renovables que, sólo podrán contribuir en una modesta fracción a las necesidades globales de energía, así como fomentar el ahorro energético, principal fuente de energía hoy por hoy, pero que sólo es de aplicación a los países ricos, una minoría despilfarradora, pero minoría al cabo, en un mundo cuya población sufre mayoritariamente de escasez, incluida la escasez de energía.

El anuncio hecho el pasado 9 de noviembre por los científicos del laboratorio Joint European Torus (JET) da cuenta de un avance significativo en esta larga marcha. Larga marcha que se inició en los años sesenta con la invención, en la Unión Soviética, del tokamak, que es el dispositivo básico de fusión aún en la actualidad y que consiste esencialmente en una cámara en forma de neumático (un toro, en lenguaje geométrico), rodeada de imanes que crean intensos campos magnéticos capaces de confinar el plasma, que no es otra cosa que una especie de gas de núcleos de deuterio y electrones, y de calentarlo a temperaturas del orden de cientos de millones de grados con la densidad suficiente para que se produzcan reacciones de fusión entre los núcleos.

Estados Unidos tomó rápidamente la delantera hasta la entrada en funcionamiento, a principios de los años ochenta, del JET, a partir de cuyo momento la iniciativa ha correspondido a Europa. Es una buena muestra de cómo la cooperación europea en un programa de investigación y desarrollo puede permitir recuperar el retraso existente respecto a los dominadores indiscutibles del campo durante un buen número de años. El hecho es que en el JET, situado en el Reino Unido, cerca de Oxford, y en los laboratorios europeos que contribuyen al programa en su conjunto, se han registrado los avances más significativos en ese largo camino hacia el dominio de la energía de fusión. Es en el centro del plasma, contenido en la cámara con forma de neumático del JET, es decir, en su anillo más interior, donde se han ido obteniendo temperaturas y densidades que han propiciado reacciones de fusión, aunque en cantidades mínimas y durante periodos de tiempo muy cortos.

La composición más eficiente del plasma no es deuterio puro, la única ensayada hasta el momento, sino una mezcla equilibrada de deuterio y tritio, otro isótopo del hidrógeno, más pesado que el deuterio. En los primeros días de noviembre se inyectaba por primera vez en el JET una pequeña cantidad de tritio, todavía lejos de la que se considera óptima. El resultado fue, tal y como anunciaron sus directivos, la producción de cantidades de energía muy considerables durante periodos de tiempo relativamente largos (dos megavatios de potencia durante unos dos segundos). Un gigantesco avance si lo comparamos con lo conseguido hasta ahora, pero muy modesto si lo comparamos con el objetivo final: la generación de cientos o miles de megavatios en régimen de continuidad. Lo que no obsta para reconocer que estamos ahora más cerca del nacimiento de un pequeño sol en forma de anillo.

Queda mucho por aprender todavía y muchos pasos intermedios antes de alcanzar ese objetivo. Esos pasos intermedios requieren la construcción de máquinas tan costosas y avanzadas que, por primera vez en la historia, se ha llegado a un acuerdo de cooperación planetaria en materia de investigación, firmado por la Unión Soviética, Japón, Estados Unidos y Europa, con vistas al diseño y construcción del reactor ITER, que habrá de sustituir al JET. Esa nueva máquina, todavía experimental, será capaz de producir mucha más energía de fusión que la gastada en calentar y mantener el plasma, cosa que no ocurre todavía en el JET, y permitirá obtener nuevos conocimientos, incluyendo los relativos a seguridad e impacto medioambiental.

En la actualidad se sitúa el comienzo de la utilización comercial de esta nueva fuente de energía hacia el año 2040, y eso si se mantiene un esfuerzo continuado a escala internacional en este campo. Esperemos que ese esfuerzo, dificil de justificar en el corto plazo, pero vital en el largo, se produzca y podamos legar a nuestros descendientes una fuente de energía virtualmente ilimitada y comparativamente más limpia.