Los tokamaks y estelárators se posicionan como la clave del éxito de la fusión nuclear
La fusión nuclear es el futuro de este tipo de energía y, muy probablemente, la única vía para su persistencia en el tiempo. Pero se trata de una tecnología compleja que aún no está preparada para utilizarse a gran escala.
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Publicado: 11/05/2022 11:00
En medio del debate sobre si la energía nuclear es el camino correcto hacia la descarbonización, los científicos continúan trabajando arduamente en un modo de convertir la fusión en el relevo que la fisión lleva décadas esperando.
Y es que la energía nuclear puede obtenerse de dos maneras. La fisión nuclear es la actualmente utilizada y, a grandes rasgos, consiste en liberar energía a través de la separación de los núcleos de los átomos para formar núcleos más pequeños.
La fusión nuclear necesita altas cotas de energía que permitan aproximar los núcleos a distancias muy cortas
En cambio, la fusión nuclear consiste en la combinación o fusión de los núcleos de los átomos entre sí para formar un núcleo más grande. Ese núcleo resultante es más ligero, pero esa pérdida de masa se convierte en una una enorme cantidad de energía.
¿Por qué la fusión nuclear?
La clave del proceso de fusión nuclear es que no genera residuos radiactivos directos. Pero, ¿qué impide su uso en la actualidad?
En esencia, la fusión nuclear necesita altas cotas de energía que permitan aproximar los núcleos a distancias muy cortas en las que las fuerzas de atracción nuclear superen a las de repulsión electrostática.
Además, mantener estable el plasma (el resultado de someter un gas a temperaturas muy elevadas) es muy complicado, ya que es caótico, su temperatura es altísima y tiende a sufrir turbulencias e inestabilidad.
Tokamaks y estelárators
La clave del éxito de la fusión nuclear está en mantener bajo control esta inestabilidad. Para ello, los científicos han ideado dispositivos de confinamiento magnético que lo hagan posible: los tokamaks y los estelárators.
El tokamak es una instalación experimental, con forma de toroide, que genera y confina en su interior la materia en estado de plasma, aplicando sendos campos magnéticos poloidal y toroidal; y una corriente eléctrica toroidal sobre dicho plasma.
En cambio, el estelárator es un aparato termonuclear de confinamiento magnético consistente en una cámara tórica, en la que los campos poloidales y toroidales configuran unas líneas de corriente muy trenzadas, creadas por arrollamientos exteriores, y en cuyo interior se confina el plasma para obtener la fusión termonuclear.
Ambos tipos de reactores aprovechan el hecho de que las partículas cargadas reaccionan a las fuerzas magnéticas. Mantienen los iones confinados en los reactores gracias a unos potentes imanes. Los electrones también están limitados por las fuerzas de los reactores y desempeñan una función en las inmediaciones. Las fuerzas magnéticas son las que hacen girar continuamente las partículas en torno a las cámaras del reactor para evitar que se escapen del plasma.
Actualmente, existen en torno a 60 tokamaks y 10 estelárators en funcionamiento. Esta desigualdad se debe a que estos últimos son difíciles de construir. Pero ambos presentan determinadas ventajas.
Por un lado, el tokamak mantiene mejor el calor del plasma. Por otro lado, el estelárator es capaz de mantenerlo más estable. Los avances realizados en los últimos años, tanto a nivel teórico, como experimental, de modelización y de simulación, hacen posible una mejor comprensión del comportamiento de los plasmas.
Por eso, el tokamak y el estelárator serán cruciales para demostrar la viabilidad científica y técnica de la producción de energía de fusión.