La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado.
Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía (relacionadas mediante la fórmula E = mc2), aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por tanto es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía muy concentrada, en un gramo de materia hay millones de átomos, con lo que con una pequeña cantidad de combustible proporciona mucha energía.
No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir es la de deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando uan energía de 17,6 MeV.
Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.
¿Cuál es la tecnología utilizada en fusión?
Esta reacción que se ha descrito en el apartado anterior es la más fácil de conseguir pero no quiere decir que sea sencillo lograr energía de las reacciones de fusión. Para ello se deben unir los núcleos de dos átomos, el problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, con lo que cuanto más se acerquen más se repelen. Una posible solución sería acelerarlos en una acelerador de partículas y hacerlos chocar entre sí pero se utilizaría más energía en acelerarlos que la que se obtendría con las reacciones.
Fusión por confinamiento inercial. Para solucionar este problema se comprimen esferas de combustible mediante haces de láseres o de partículas teniendo así la llamada fusión por confinamiento inercial en la que se obtienen densidades muy elevadas, de manera que los núcleos están muy cercanos entre ellos, y por efecto túnel se fusionan dando energía.
Fusión por confinamiento magnético. La otra forma de producir reacciones de fusión de manera que se gane energía es calentando el combustible hasta temperaturas de millones de grados de manera que choques entre núcleos sean por agitación térmica, aquí también se aprovecha el efecto túnel. Como al estar a tan alta temperatura el combustible se disocia en partículas con cargas positivas y negativas, éste se puede controlar mediante campos magnéticos, ésta es la fusión por confinamiento magnético.
Ventajas de la fusión
La fusión nuclear es un recurso energético potencial a gran escala y cuenta con grandes ventajas respecto a otros tipos de recursos:
Los combustibles primarios son baratos, abundantes, no radiactivos y repartidos geográficamente de manera uniforme (el agua de los lagos y los océanos contiene hidrógeno pesado suficiente para millones de años, al ritmo actual de consumo de energía).
Sistema intrínsecamente seguro: el reactor sólo contiene el combustible para los diez segundos siguientes de operación. La reacción de fusión no es una reacción en cadena, no es posible que se pierda el control. En cualquier momento se puede parar la reacción, cerrando sencillamente el suministro de combustible.
La fusión no produce gases que contribuyan al efecto invernadero. La reacción en sí sólo produce helio, un gas no nocivo.
La radiactividad de la estructura del reactor, producida por los neutrones emitidos en las reacciones de fusión, puede ser minimizada escogiendo cuidadosamente los materiales, de baja activación. Por tanto, no es preciso almacenar los elementos del reactor más de cincuenta años.
Estado actual de la investigación sobre la fusión nuclear
Para demostrar que la fusión nuclear es factible, en 1986, se formó un consorcio internacional llamado ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en español Reactor Termonuclear Experimental Internacional) y su emplazamiento está en Cadarache (Francia).
Su objetivo es probar todos los elementos necesarios para la construcción y funcionamiento de un reactor de fusión nuclear que serviría de demostración comercial, además de reunir los recursos tecnológicos y científicos de los programas de investigación desarrollados hasta entonces.
La fusión nuclear se realizará dentro del “Tokamak” (siglas rusas que en castellano significan “Cámara toroidal y bobina magnética”), una cámara de 24 m de altura y 28 de diámetro con una capacidad de 837 m3. Para lograr la fusión, se debe confinar un plasma muy caliente durante un determinado periodo de tiempo. Es necesario calentar un gas mezcla de deuterio y tritio a temperaturas aproximadamente 100 millones de grados centígrados, pasando a un estado llamado plasma. Este reactor produce fuertes campos magnéticos producidos por grandes imanes superconductores que serán utilizados para confinar el plasma en una vasija del reactor que tiene forma de aro.
