Varias técnicas para la fusión nuclear esperan avances con ideas radicalmente nuevas o mejores conceptos

Publicado originalmente en "Physics of Plasma", la Sociedad Max Planck ha resumido de forma breve y concisa el estado actual de diversos sistemas de fusión nuclear. Sin duda, el más interesante en este contexto es el denominado producto triple, que representa la densidad de los núcleos atómicos disponibles, su temperatura y la duración de un estado estable como una multiplicación de estos valores.

Si el resultado es lo suficientemente alto, la tecnología correspondiente supera el umbral para un balance energético positivo. Esto significa que sale más energía de la que se introdujo. Esto es exactamente lo que se consiguió por primera vez con la fusión láser en 2021. El centro de investigación estadounidense "National Ignition Facility" disparó luz láser contra esferas metálicas.

Los rayos X disparados de esta forma calientan el hidrógeno del interior hasta la temperatura requerida. Al mismo tiempo, la presión en el sistema cerrado aumenta considerablemente, lo que acelera la fusión nuclear. Al final, la energía térmica supera la energía láser necesaria.

En un paso posterior, también se puede disparar directamente a la esfera hasta que implosione, pero sin rayos X adicionales. Sin embargo, esto todavía no funciona de forma muy fiable. Y, desgraciadamente, hay que insertar una esfera nueva cada vez. El funcionamiento continuo, que sería necesario para una central eléctrica, no puede realizarse con este método.

El equilibrio energético se encuentra con la realidad

En teoría, sin embargo, un tokamak -un gigantesco electroimán con plasma circulando por su interior, que se calienta hasta alcanzar la temperatura mediante radiación externa y calentamiento interno- es capaz precisamente de este funcionamiento continuo. Sin embargo, las necesidades energéticas son tan enormes que ni siquiera el ITER, el primer reactor de fusión nuclear plenamente funcional aún en construcción, podría generar electricidad, sino todo lo contrario.

Sin embargo, la tecnología está madura, se ha investigado durante décadas y es apta para una central eléctrica comercial si algún día se alcanza el excedente energético. Esto no significa que otro concepto no pueda superar a las ideas ya probadas. Por ejemplo, existen planes para generar presión adicional en un tokamak. Esto reduciría significativamente la temperatura necesaria, lo que significa que este principio está al menos a la vista de la viabilidad. El producto triple corresponde al del tokamak JT-60U de Naka (Japón). Esto significa que se necesita diez veces más energía de la que se puede producir.

Otras ideas pretenden utilizar la energía del impacto para provocar un aumento repentino de la presión y la temperatura. "First Light Fusion", una spin-off de la Universidad de Oxford, dispara una cápsula llena de hidrógeno. Las ondas de choque desencadenadas pretenden generar la presión necesaria para crear mejores condiciones para la fusión nuclear. Sin embargo, aquí sólo está clara la idea básica, la puesta en práctica sigue siendo nebulosa.

Y en las empresas TAE y Helion, dos paquetes ya convertidos en plasma se disparan hacia un campo magnético a máxima velocidad y chocan directamente entre sí. Sin embargo, hasta ahora hay que poner mil veces más energía en este sistema de la que se obtiene de vuelta.

Condiciones como las del núcleo del sol: hay muchas ideas y la investigación continuará, ya que el objetivo, aún lejano, es demasiado tentador.