El tritio es el gran «pero» de la fusión nuclear, y este prometedor proyecto tiene la fórmula para prescindir de él

El tritio es el gran «pero» de la fusión nuclear, y este prometedor proyecto tiene la fórmula para prescindir de él
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La receta para la fusión nuclear que nos propone ITER tiene dos ingredientes fundamentales: deuterio y tritio. Para conseguir que los núcleos de estos dos isótopos del hidrógeno venzan su repulsión eléctrica natural y se fusionen con el propósito de liberar una gran cantidad de energía el plasma confinado en el interior de los reactores debe alcanzar una temperatura de al menos 150 millones de grados Celsius.

Curiosamente, el Sol lo tiene más fácil. En su interior los núcleos de protio, que es el isótopo del hidrógeno más abundante en la naturaleza, se fusionan a una temperatura muy inferior a los 150 millones de grados Celsius que necesitamos alcanzar en la Tierra. Y lo hacen debido a que el intenso campo gravitatorio de la estrella que nos entrega su energía somete a los núcleos de protio a una presión que en nuestro planeta por el momento no podemos recrear.

Al fin y al cabo la reacción de fusión entre dos núcleos es el resultado del equilibrio entre la temperatura, que condiciona su energía cinética, y la presión a la que están siendo sometidos. Si la presión es muy alta la temperatura puede ser más baja. Y si la presión es moderada la temperatura necesariamente tendrá que ser más alta. De lo contrario los núcleos no adquirirán la energía cinética que necesitan para vencer su repulsión eléctrica natural y fusionarse.

No obstante, más allá de la necesidad de conseguir que el plasma alcance una temperatura altísima, la fusión nuclear mediante confinamiento magnético se enfrenta a otro desafío: la necesidad de utilizar tritio. Y es que este isótopo del hidrógeno es radiactivo, y, además, es escasísimo.

De hecho, en la Tierra tan solo existen actualmente unos 25 kg de tritio, y con toda probabilidad ITER necesitará utilizarlos cuando comience a realizar las pruebas con plasma. Aun así, el plan de los ingenieros que trabajan en este reactor es que en última instancia este elemento químico se regenere recubriendo el interior de las paredes de la cámara de vacío con litio.

TAE tiene un plan para prescindir del tritio en la fusión nuclear

Recapitulemos. Como hemos visto, el tritio es uno de los dos ingredientes de la fusión nuclear, pero es radiactivo. Y muy escaso. Pues cambiémoslo por otro elemento químico. Sí, es posible, y, precisamente, este es el plan de TAE Technologies, una empresa estadounidense que nació en el ya relativamente lejano 1998 con un propósito: hacer posible la generación de electricidad mediante una reacción de fusión nuclear que no implicase la participación de elementos radiactivos.

Lo que propone TAE es, sencillamente, reemplazar el tritio por boro. De esta forma estarían implicados en la fusión los núcleos de hidrógeno y boro, y el producto de la reacción sería una gran cantidad de energía y helio, que es un elemento químico inerte. Suena bien. Realmente bien. Pero no es ningún chollo. Y es que en la práctica para que los núcleos de hidrógeno y boro se fusionen es imprescindible que el plasma alcance una temperatura muy superior a la de ITER, que ya es de por sí abrumadora.

Taereactor
Esta recreación del reactor de fusión nuclear 'Norman' desarrollado por TAE Technologies refleja con claridad lo diferente que es su propuesta del reactor 'tokamak' utilizado por ITER. De hecho, este se parece mucho más a un acelerador de partículas lineal.

Como hemos visto, para que la fusión de los núcleos de deuterio y tritio en ITER tenga lugar es necesario calentar el plasma hasta alcanzar los 150 millones de grados Celsius. Sin embargo, para que el reactor de TAE consiga fusionar los núcleos de hidrógeno y boro la temperatura debe incrementarse hasta alcanzar una cifra intimidante: nada menos que 1000 millones de grados Celsius.

Para fusionar los núcleos de hidrógeno y boro la temperatura debe incrementarse hasta alcanzar una cifra intimidante: 1000 millones de grados Celsius

Este incremento de la temperatura se debe a que el boro es un elemento químico más pesado que el tritio, de manera que la presencia de una mayor cantidad de partículas con carga positiva en su núcleo requiere que las partículas involucradas en la reacción adquieran una mayor energía cinética para poder vencer su repulsión eléctrica natural.

En cualquier caso, los ingenieros de TAE han llegado a la conclusión de que para que el plasma alcance una temperatura tan alta su reactor debe parecerse más a un acelerador de partículas lineal que al recinto tokamak utilizado por los reactores experimentales de fusión nuclear, como JET o ITER. De hecho, ya han construido varios prototipos, y con cada uno de ellos han logrado incrementar notablemente la temperatura del plasma que han alcanzado con su predecesor.

A su cuarto prototipo lo han llamado 'Norman', lo terminaron en 2017, y utilizándolo demostraron que eran capaces de sostener el plasma a una temperatura de 75 millones de grados Celsius. No está nada mal, pero aún queda mucho por hacer para que el plasma alcance los 1000 millones de grados Celsius necesarios para fusionar los núcleos de hidrógeno y boro.

En cualquier caso, están en ello. De hecho, con el reactor 'Copérnico' esperan alcanzar en 2025 los 150 millones de grados Celsius necesarios para fusionar deuterio y tritio. Y a mediados de la próxima década planean tener listo un prototipo de reactor de fusión comercial. Suena demasiado ambicioso, pero ojalá lo consigan. Por el bien de todos.

Imágenes: TAE Technologies

Más información: TAE Technologies | New Atlas

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