Reportaje:CIENCIA

Un sol en la Tierra

Vía libre al ITER. Por fin, a finales de junio se decidió construirlo en Francia. Este costosísimo reactor experimental de fusión nuclear puede, a largo plazo, abrir la puerta a la gran alternativa energética que necesita la humanidad, y que funciona de modo parecido a como se 'encienden' las estrellas.

Una pregunta mil veces planteada: ¿qué fuente de energía alimentará la civilización dentro de un par de siglos? El petróleo, no; tendrían que llevarse una gran sorpresa los geólogos para que el oro negro siguiera moviendo el mundo para entonces. Los demás combustibles fósiles (el gas y el carbón) no interesan porque al quemarlos se emiten gases de efecto invernadero que calientan la atmósfera y cambian el planeta muy rápido. El precio de la energía nuclear es alto: peligrosísimos residuos radiactivos que durarán decenas de miles de años, riesgo de accidentes, mayor vulnerabilidad a ataques terroristas. ¿Qué queda? El hidrógeno no vale porque es un almacén de energía, no una fuente en sí misma. Las energías renovables, por supuesto. Y algo que hoy por hoy no es más que un montón de datos científicos y una esperanza: la energía de fusión nuclear. Si se convirtiera en una realidad, las consecuencias serían tan buenas que vale la pena apostar, y apostar fuerte. Eso es al menos lo que ha decidido la comunidad internacional, que acaba de acordar la construcción del primer reactor experimental de fusión nuclear, el ITER, en Cadarache (Francia).

La UE aportará el 40% del coste del proyecto; Francia, un 10% adicional. España también aspiró a la sede, con Vandellòs

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No es una decisión libre de polémica. El ITER es para algunos un proyecto faraónico que no resolverá el problema. Los itercríticos dicen que cuando la fusión demuestre su viabilidad, si llega a hacerlo, la crisis energética y el cambio climático se habrán comido el futuro de mucha gente, además de robar años de investigación y recursos a la única vía realmente prometedora, las renovables. Para muchos otros, en cambio, la energía de fusión tiene casi todo lo que hay que tener como fuente energética ideal: es prácticamente inagotable, produce pocos residuos radiactivos en términos relativos, no calienta la atmósfera y no es peligrosa, en el sentido de que con ella no son posibles accidentes tipo Chernóbil. Es además, indirectamente, la energía que nos da de comer desde el principio de los tiempos, porque es la que mantiene vivas a las estrellas, incluido el Sol. La energía de fusión es, en cierto modo, la energía anterior a la solar, la energía que hace posible que el Sol y todas las estrellas emitan luz. Algo así como la energía universal.

La Unión Europea, Japón, EE UU, Rusia, China y Corea del Sur, los socios del ITER, tienen clara su postura. Desde su aprobación el pasado junio, este reactor experimental figura como el mayor proyecto internacional de gran ciencia jamás emprendido desde la Estación Espacial Internacional. Será una enorme máquina de una treintena de metros de altura con un presupuesto de construcción y operación de 10.000 millones de euros -más o menos lo que costaría organizar 100 Juegos Olímpicos-. Pero el ITER representa sobre todo una apuesta a muy largo plazo. Si la ganamos serán los niños nacidos este milenio los que conocerán la era de la fusión nuclear, no sus actuales padres.

Y es que la energía de fusión tiene sólo un pequeño inconveniente: no sabemos aún producirla de forma controlada. En realidad, tampoco se sabe si eso será posible algún día. Ése es el factor me la juego: los físicos e ingenieros que trabajan en fusión nuclear, y quienes han decidido financiarles, creen, obviamente, que vale la pena intentarlo. Lo del largo plazo es porque ni siquiera el ITER dirá si están en lo cierto. El papel del ITER es demostrar la viabilidad científica de la fusión nuclear controlada; si sale bien, aún habrá que ver si es posible construir un reactor con el que realmente se pueda obtener energía a gran escala, y sólo después se construirá un prototipo de reactor comercial. Teniendo en cuenta que el ITER no empezará a funcionar hasta 2015 (durará hasta 2035), nos ponemos como mínimo en 2050.

¿Legar a nuestros hijos una fuente de energía limpia e inagotable? ¿No suena demasiado bonito? No sólo eso. El ITER es también un goloso proyecto tecnológico que muchos se han estado rifando, incluida España. Se estima que su construcción generará 10.000 puestos de trabajo, que desarrollará nuevas tecnologías con aplicaciones en otros campos; a corto plazo, nada de 50 años.

Lev Artsimovitch, el científico soviético que diseñó el tipo de máquina en que se basará el ITER, dijo en 1972: "La fusión estará ahí cuando la sociedad la necesite". Una bonita profecía que no olvidan los científicos e ingenieros del sector. A quienes financian el ITER se les podrá acusar de haber decidido mal, pero no de haberlo hecho con prisas. El reactor existe sobre el papel desde 1988 -fue lanzado nada menos que por Ronald Reagan y Mijaíl Gorbachov-, casi tanto tiempo como el que acabará existiendo como realidad palpable. Y la historia está llena de intrigas y escenarios.

De todos los principios posibles se puede escoger el de Einstein. Así que… 1905: un Einstein de 26 años descubre la única ecuación-icono de la historia: E = mc2, la fórmula que permite traducir pequeñísimas cantidades de materia en enormes cantidades de energía. Mientras tanto, los astrofísicos están metidos en algo en apariencia poco relacionado: ¿qué hace que las estrellas brillen? Hay que esperar 15 años a que un astrónomo británico, sir Arthur Eddington, sospeche que es la fórmula de Einstein lo que está en marcha dentro de las estrellas. Los detalles aún tardarían otras dos décadas en ser aclarados -por Hans Bethe, que escapó de la Alemania nazi y compró la libertad de su madre con el dinero del premio que le dieron-, y el caso es que hoy se puede contar con números lo que pasa en el Sol: cada segundo, el astro convierte 675 millones de toneladas de hidrógeno en 653 millones de toneladas de helio, y los 22 millones de toneladas que faltan se liberan en forma de energía. Por eso brilla el Sol.

Salto de escenario. Vamos ahora al interior del núcleo del átomo. Equivale a penetrar en la materia hasta poder distinguir detalles separados entre sí una billonésima de milímetro. ¿Qué hay ahí? Protones y neutrones. Y la fuerza que mantiene unidas estas dos clases de partículas, la llamada fuerza nuclear fuerte, que sólo actúa a esas escalas -en el mundo macroscópico predominan las otras fuerzas que manejamos cotidianamente, la electromagnética y la gravedad-, es muy poderosa.

Unas tres décadas después de que Einstein descubriera la fórmula para traducir energía en masa, y viceversa, y más o menos mientras se llegaba a la conclusión de que es eso lo que ocurre en las estrellas, los científicos empezaron a jugar con la fuerza nuclear fuerte. En la práctica estaban aprendiendo a aplicar en el laboratorio la ecuación de Einstein, convirtiendo materia en energía. Eran los años anteriores a la II Guerra Mundial: se tardó poco en llegar a la bomba atómica y a la de hidrógeno. Los reactores nucleares actuales también se desarrollaron rápido.

Pero, vamos a ver: si existen ya los reactores basados en la energía nuclear de fisión, ¿por qué no de fusión? Cuando se construyeron los primeros de fisión, en 1942, los científicos estaban convencidos de que sus equivalentes de fusión no tardarían en llegar. Se equivocaban. Los retos tecnológicos de un reactor de fusión son tantos que aún no se han resuelto. Los itercríticos se refieren a esto con el punzante comentario de los 50 años: "Hace muchos años que habrá un reactor de fusión dentro de 50 años…".El insidioso inconveniente de la fusión reside en que todos los núcleos atómicos están cargados positivamente, y, por tanto, se repelen. Para conseguir la fusión hay que vencer esa repulsión, algo que las estrellas logran, con su intensísima fuerza de gravedad, a base de comprimir mucho los núcleos. Pero los reactores como el ITER, a falta de la gravedad estelar, tienen que recurrir a otra estrategia: calentar los núcleos a más de 100 millones de grados. Cuando se calientan tanto, los gases dejan de serlo y pasan a otra forma distinta de materia, el plasma. Y he aquí otro problema: no existe material sobre la Tierra capaz de contener algo tan caliente. Sólo un potente campo magnético puede hacer de envase.

A mediados del siglo pasado, el liderazgo de la investigación en fusión lo tenían los británicos, y fue un investigador de este país quien desarrolló la idea de los campos magnéticos. Pero el cetro cambiaría pronto de manos. Un espía se enteró de la solución británica y pasó el hallazgo a los rusos, que montaron un ambicioso programa de investigación y acabaron diseñando el tipo de reactor (Tokamak) que sirve de base al ITER hoy proyectado.

El ITER será, por tanto, una enorme botella magnética capaz de contener los núcleos a fusionar convertidos en plasma, o sea, calentados a más de 100 millones de grados. Los núcleos en cuestión son los de dos isótopos del hidrógeno, el deuterio y el tritio. Si todo va bien, el deuterio y el tritio se fusionarán y acabarán generando energía suficiente como para compensar la que ha habido que usar para calentar el plasma. Ojo, sólo compensar: en el ITER no se pretende obtener ganancia energética suficiente como para generar electricidad. Eso se deja para el reactor que vendría después. "No hay que olvidar que el ITER es un reactor experimental", dice Carlos Alejaldre, actual director general de Política Tecnológica y desde hace años la principal figura de la comunidad española en fusión magnética.

Pero no han sido los retos tecnológicos lo único que ha ralentizado el proyecto. Está la política. Entre 1999 y 2003, el ITER entró en crisis porque Estados Unidos abandonó el proyecto alegando falta de presupuesto. En la revista Science llegó a darse por muerto el ITER. Para colmo, el abandono de EE UU llegaba después de un drástico rediseño del reactor -los socios habían pedido una fuerte reducción del coste-. Tras tantos altibajos, mucha gente dio un enorme suspiro de alivio cuando el pasado junio, por fin, se dio el pistoletazo de salida con la elección de la sede francesa. La última fase de negociaciones llevaba más de año y medio bloqueada, con los socios divididos en bloques: Rusia y China apoyaban la candidatura de la UE, Estados Unidos y Corea del Sur respaldaban a Japón. La decisión final se ha tomado después de que la UE se declarara dispuesta a construir el ITER incluso sin el apoyo de los socios. No hará falta. Japón ha acabado cediendo a cambio de importantes contrapartidas -desde nombrar al director general hasta albergar una máquina indispensable para los pasos siguientes al ITER-. Francia, por su parte, pagará más que el resto de países europeos por ser sede: la UE en su conjunto paga el 40% del proyecto y Francia aporta un 10% adicional. Rusia, China, Estados Unidos y Corea del Sur, un 10% cada uno. Y no se descarta que entren más socios.

La elección de Cadarache ha sido "la satisfacción de ver resuelto el último escollo burocrático", comenta Alejaldre. "Aquí en España lo hemos vivido con mucha intensidad". La razón de tanta pasión es que España también presentó en 2002 una candidatura para albergar el ITER -en Vandellòs (Tarragona)-. La UE decidió después que Europa se enfrentaría al principal contendiente, Japón, con una sola propuesta, así que España se retiró. Pero no con las manos vacías. La sede de la entidad legal del reactor, la Agencia Europea de Fusión, que gestionará la investigación y desarrollo necesarios para el ITER, estará en Barcelona. "Es una oportunidad tremenda", dice Alejaldre. España nombrará además a uno de los seis directores del ITER. Eso sin contar que la implicación en el proyecto significa que la industria española tiene más posibilidades de conseguir contratos. Antes de ocupar su actual cargo, Alejaldre dirigió en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, en Madrid, el trabajo con TJII, una de la decena de instalaciones en todo el mundo con las que se ha estudiado, estos últimos años, la fusión por confinamiento magnético. Fueron los buenos resultados con TJII y la actividad de la comunidad nacional los que apuntalaron la candidatura española.

La lista de las potenciales ventajas de la fusión nuclear es larga. Para empezar, el deuterio se saca del agua del mar, y el tritio, del litio, muy abundante en la corteza terrestre. Durante la operación del reactor, algunos materiales se volverán radiactivos, pero en una escala de décadas y no de decenas de miles de años, como los residuos de las centrales actuales. Y no hay posibilidad de accidentes a gran escala porque, en caso de un mal funcionamiento, el plasma se contaminaría inmediatamente, y eso frenaría la reacción de modo instantáneo. No todos lo ven así. Entre los itercríticos están las principales organizaciones ecologistas. "¿Para qué hacer un sol en la Tierra si podemos capturar la energía que queramos del que nos ilumina?", se pregunta Antonio Ruiz de Elvira, físico de la Universidad de Alcalá de Henares y miembro de Amigos de la Tierra. "Si se invirtiesen 3.000 millones de euros en una fábrica de fotovoltaica, ¿cuánto se tardaría en llenar la Tierra de celdas a precio similar al del petróleo? La crítica de los ecologistas es que es una inversión a largo plazo sin la menor garantía de éxito".

Alejaldre insiste: "El problema energético al que nos enfrentamos es tan gordo que hay que dedicar dinero a todas las fuentes importantes". La fusión es una de ellas. Una gran apuesta.

Fisión y fusión

Las bombas, los reactores actuales de fisión y los futuros reactores de fusión, si llega a haberlos, son caras distintas de un mismo principio: la conversión de materia en energía, que parte de una de las fórmulas magistrales de Einstein. En el horno nuclear del interior del Sol, dos átomos de hidrógeno se fusionan y dan lugar a un solo átomo de helio; éste tiene menos masa que la suma de los dos iniciales, así que la masa que falta se transforma en energía. Ésa es la energía nuclear de fusión. Es la que funciona en la bomba de hidrógeno y la que deberá funcionar, de manera controlada, en un futuro reactor de fusión. Pero también está el fenómeno contrario, la fisión. Cuando un núcleo atómico se parte en fracciones que, sumadas, dan menos masa que el núcleo original, también se libera energía. Eso es lo que ocurre en los reactores nucleares actuales y en la bomba atómica.

* Este artículo apareció en la edición impresa del domingo, 14 de agosto de 2005.