El Sol lleva miles de millones de años produciendo energía mediante un mecanismo aparentemente sencillo: unir núcleos atómicos ligeros para formar otros más pesados. Una pequeña fracción de la masa desaparece durante el proceso y se transforma en energía, tal como describe la ecuación de Einstein, E=mc².
Reproducir esa reacción en la Tierra podría ofrecer una fuente energética de bajas emisiones, con combustible abundante y sin la posibilidad de una reacción en cadena descontrolada. Sin embargo, imitar el interior de una estrella sin disponer de su enorme gravedad exige construir algunas de las máquinas más complejas de la historia.
La fusión nuclear ya funciona en laboratorios. Lo que todavía no existe es una central capaz de producir electricidad de forma continua, fiable y económicamente competitiva.
Dos átomos ligeros se unen y liberan una enorme cantidad de energía
La reacción más accesible para los experimentos actuales utiliza deuterio y tritio, dos variantes pesadas del hidrógeno. El deuterio contiene un protón y un neutrón; el tritio, un protón y dos neutrones.
Cuando sus núcleos logran acercarse lo suficiente, se fusionan y producen un núcleo de helio, un neutrón libre y 17,6 megaelectronvoltios de energía. El helio conserva aproximadamente 3,5 MeV, que ayudan a mantener caliente el plasma, mientras el neutrón transporta los 14,1 MeV restantes hacia las paredes del reactor.
En una futura central, ese bombardeo de neutrones calentaría una envoltura situada alrededor de la cámara. El calor se transferiría a un fluido para producir vapor y mover turbinas, de manera parecida a una central térmica convencional.
El plasma debe alcanzar 150 millones de grados
Los núcleos de deuterio y tritio tienen carga positiva y se repelen. Para conseguir que choquen con suficiente energía, el combustible debe calentarse hasta unos 150 millones de grados Celsius, cerca de diez veces la temperatura del centro del Sol.
A esa temperatura, la materia se transforma en plasma: una mezcla de electrones libres y núcleos cargados. Ningún material puede contenerlo directamente, por lo que los proyectos de confinamiento magnético utilizan campos extremadamente potentes para mantenerlo suspendido dentro de una cámara.
El diseño más conocido es el tokamak, una instalación con forma de rosquilla. También existen los stellarators, con geometrías magnéticas más complejas. Otra estrategia es la fusión por confinamiento inercial, que dispara láseres contra diminutas cápsulas de combustible para comprimirlas durante una fracción de segundo.
Fusión y fisión no funcionan de la misma manera
Las centrales nucleares actuales utilizan fisión: dividen núcleos pesados, como el uranio, y liberan neutrones que continúan una reacción en cadena. Aunque esa reacción se controla dentro del reactor, el combustible sigue produciendo calor residual después del apagado y genera residuos radiactivos de larga duración.
La fusión hace lo contrario: une núcleos ligeros. Su plasma es extremadamente difícil de mantener, por lo que cualquier pérdida de temperatura, presión o confinamiento detiene la reacción. No puede producirse una reacción en cadena desbocada equivalente a la de un reactor de fisión.
Eso no convierte a la tecnología en completamente libre de riesgos o residuos. El tritio es radiactivo y debe manipularse cuidadosamente, mientras los neutrones de alta energía pueden volver radiactivos y deteriorar los materiales del reactor. Desarrollar paredes capaces de soportar durante años el calor y la irradiación sigue siendo uno de los grandes obstáculos.
También será necesario fabricar tritio dentro de las propias centrales mediante mantos que contengan litio. Conseguir que cada reactor produzca más tritio del que consume continúa siendo un requisito pendiente para la autosuficiencia comercial.
La fusión ya logró hitos históricos, pero aún no produce electricidad
En 2022, el National Ignition Facility de Estados Unidos consiguió por primera vez que una cápsula liberara más energía de fusión que la entregada directamente por los láseres al objetivo. Desde entonces repitió la ignición varias veces. El 20 de junio de 2026 registró su undécimo resultado de este tipo, con 7,9 megajulios y una ganancia sobre el objetivo cercana a 3,8.
El logro no equivale a una central con energía neta: alimentar los láseres requiere mucha más electricidad que la energía generada dentro de la cápsula.
En Francia, el reactor internacional ITER intentará mantener un plasma de deuterio y tritio durante periodos prolongados y producir 500 megavatios térmicos a partir de 50 megavatios de calentamiento introducidos en el plasma. ITER tampoco generará electricidad y, según su calendario actualizado, su primera fase con deuterio y tritio comenzaría en 2039.
La fusión ha dejado de ser solamente una promesa teórica, pero todavía debe resolver el desgaste de los materiales, la fabricación de combustible, la extracción continua del calor y el coste de las instalaciones. La humanidad ya sabe encender pequeñas estrellas en la Tierra. El desafío pendiente es lograr que permanezcan encendidas y produzcan más electricidad de la que necesita toda la máquina.
Fuente: Xataka.
