Cómo es el poderoso "sol artificial" con el que China busca generar energía limpia

La energía de fusión nuclear es una promesa que durante décadas varios países han intentado hacer realidad. Ahora, China dice estar más cerca de lograrlo.

El pasado fin de semana, las autoridades de ese país anunciaron que pusieron en marcha un reactor con el que quieren avanzar en la meta de generar energía de fusión nuclear.

El dispositivo se llama HL-2M Tokamak y está ubicado en la ciudad de Chengdu, capital de la provincia de Sichuan, en el suroeste de China.

El HL-2M Tokamak es capaz de generar temperaturas de 150.000.000 de grados Celsius, por lo que sus creadores lo llaman "un sol artificial". En comparación, el núcleo del Sol alcanza "solo" 15.000.000 ºC.

Las altas temperaturas generadas por el "sol artificial" son fundamentales para lograr la fusión nuclear, un proceso que durante años se ha pregonado como una manera de producir energía limpia y prácticamente inagotable.

¿En qué consiste el logro anunciado por China y qué significa para la conquista de la anhelada energía de fusión nuclear?

Qué es la fusión nuclear

Para entenderlo, primero repasemos qué es la fusión nuclear. Como su nombre indica, es un proceso en el que el núcleo de dos átomos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado. En cada reacción de fusión se liberan grandes cantidades de energía.

Así funcionan el Sol y las estrellas, donde cada segundo ocurren millones de reacciones en las que núcleos de hidrógeno, por ejemplo, se fusionan y crean núcleos de helio.

Los proyectos de energía de fusión nuclear intentan imitar lo que ocurre en el Sol. La idea es tomar un tipo de gas de hidrógeno, calentarlo a más de100 millones de grados hasta que forme una nube delgada y frágil llamada plasma, y luego controlar ese plasma mediante poderosos imanes hasta que los átomos se fusionen y liberen energía.

Este proceso libera bajas cantidades carbono y pocos desechos, por eso la fusión nuclear se ha propuesto como una manera de proteger el medio ambiente. Los entusiastas sostienen que podría dejar atrás el uso de combustibles fósiles, uno de los responsables del cambio climático.

Actualmente, la energía nuclear se produce mediante procesos de fisión, un método contrario a la fusión en el que un núcleo pesado se divide para producir otros más ligeros. La fisión genera grandes cantidades de desechos radioactivos y despierta preocupaciones relacionadas con la proliferación de armas nucleares.

Además, a diferencia de la fusión, la fisión genera una reacción en cadena, lo cual crea el riesgo de una explosión. Por eso, la energía de fusión se considera más segura que la de fisión.

El sol artificial

El "sol artificial" que inauguró China es lo que los ingenieros llaman un tokamak, una máquina diseñada para aprovechar la energía de la fusión. Un tokamak funciona como una cámara de vacío en forma de anillo en la que mediante calor y presión extrema el gas se convierte en plasma y se inicia la fusión.

El HL-2M es el tokamak más grande y avanzado creado por China, según informó la Corporación Nacional Nuclear de China (CNNC, por sus siglas en inglés).

Según sus creadores, el HL-2M puede procesar más del doble de la cantidad de plasma que otros dispositivos que tienen en ese país. "Es un importante dispositivo de apoyo para lograr el avance de la energía de fusión nuclear de China", dice un comunicado de la CNNC.

Mirando al futuro

La CNNC también destaca que el "sol artificial", es una plataforma "indispensable con la que China puede absorber la tecnología ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional)". El ITER, que se construye en Francia, es el mayor proyecto de fusión nuclear a nivel mundial, en el que participan la Unión Europea, Estados Unidos, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y China.

La meta de ITER es construir un tokamak que pueda producir 500 MW de energía en 2025. Un reactor que genere 500 MW de energía sería suficiente para dar electricidad a unos 200.000 hogares en forma simultánea.

El experimento ITER no podrá convertir en electricidad la energía que produzca, pero aspira a ser el primer experimento de fusión que logre generar más energía que la que consume.

La información del HL-2M "será un aporte útil para el futuro funcionamiento del ITER y permitirá a los investigadores chinos beneficiarse de los resultados", le dice a BBC Mundo Stewart Prager, investigador del Laboratorio de Física de Plasma de la Universidad de Princeton.

Entusiasmo y escepticismo

A pesar de la emoción que despiertan los avances en la energía de fusión nuclear, algunos expertos mantienen sus reservas. Hasta ahora, ha sido difícil lograr que la energía de fusión sea comercialmente viable, porque los científicos no han podido generar suficiente energía a partir de las reacciones.

Los tokamak que hoy existen consumen más energía de la que producen. "No me emociona mucho", le dice a BBC Mundo Chary Rangacharyulu, experto en física nuclear de la Universidad de Saskatchewan (Canadá), refiriéndose al anuncio del "sol artificial" de China.

Rangacharyulu menciona que el alto costo de estos proyectos y el tiempo que tardan en producir un modelo experimental hacen que "no esté convencido" de que sean la solución al problema energético mundial.

El profesor añade que en general no es "muy optimista" de la energía de fusión nuclear, porque, a diferencia de la fisión, la reacción no se puede mantener por sí sola.

"Cuando en la fisión nuclear se desata la reacción en cadena, esta puede continuar y solo debemos controlarla", dice el experto. "El proceso de fusión no es una reacción en cadena, tiene que haber un suministro constante de partículas que mantengan la reacción".

Finalmente, Rangacharyulu advierte que la energía de fusión no es totalmente limpia, ya que puede producir neutrones que podrían generar radiactividad.

La Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA, por sus siglas en inglés) afirma que la fusión es una de las"fuentes de energía más amigables con el medio ambiente", pero advierte que reducir el influjo de neutrones en la estructura de un reactor "es un desafío importante para los futuros experimentos de fusión".

En todo caso, China mantiene su entusiasmo nuclear. Según la CNNC, el país tiene como objetivo desarrollar un reactor de fusión experimental en 2021, construir un prototipo industrial para 2035 y entrar en uso comercial a gran escala en 2050. "Todavía faltan algunas décadas para que la fusión genere energía a una escala significativa comercialmente", concluye el profesor Prager.