Sol artificial de China

Sabemos que la curiosidad del ser humano por controlar todo ha llevado a descubrir grandes avances tecnológicos. Uno de los grandes problemas a los que se enfrenta el ser humano en este siglo es la crisis energética. Esto hace que se tengan que desarrollar todos los aspectos necesarios para llevar a cabo la fusión nuclear. El sol artificial de China está cercano a conseguir la fusión nuclear y acabar con los problemas de la crisis energética.

En este artículo vamos a contarte qué es el sol artificial de China, cuáles son sus características y la importante que tiene de cara al paradigma energético mundial.

Qué es el sol artificial de China

Lo llaman sol artificial porque usa la misma fuente de energía que nuestra estrella más cercana. Es uno de los avances más prometedores de la ciencia, con un nombre técnico llamado fusión: una fuente de energía casi limpia que las grandes potencias han estado persiguiendo durante décadas. Tanto es así que hace cincuenta años se decía que sólo quedaban cincuenta…

Sin embargo, parece que nos estamos acercando. Entre otras cosas, porque China acaba de batir el récord de la reacción de fusión nuclear más larga: 120 millones de grados centígrados durante 101 segundos.

Primero, seguiremos adelante y explicaremos qué es realmente la fusión nuclear. Las centrales nucleares convencionales funcionan liberando energía a partir de la fisión. Es decir, «romper» el átomo. Así, el uranio enriquecido bombardeado con neutrones se utiliza para iniciar una reacción nuclear en cadena.

Estas fábricas han estado en funcionamiento durante más de medio siglo. En concreto, la primera central nuclear conectada a la red se completó en la Unión Soviética en 1954. Sin embargo, como nos muestra la serie de desastres nucleares de Chernobyl, no están exentos de riesgos. Si quieres saber más sobre cómo funcionan estas centrales puedes consultar nuestro artículo sobre qué es el sol y cómo se relaciona con el desarrollo de la energía.

Por un lado, tenemos reacciones en cadena descontroladas. Aunque las consecuencias fueron catastróficas, tales eventos son extremadamente anormales. El verdadero problema de la fisión nuclear son los desechos que produce, que pueden permanecer peligrosamente radiactivos durante cientos de años.

Por el contrario, la fusión nuclear o un sol artificial ofrecen la posibilidad de generar energía de forma segura con poco o ningún desperdicio. Gracias a su baja huella de carbono, podría ser una poderosa herramienta en la lucha contra el cambio climático. Este aspecto es crucial, considerando la necesidad urgente de soluciones sostenibles como las que se exploran en la investigación sobre las características del sol.

Cómo se logra la fusión nuclear

¿Cómo se logra? Esencialmente, combina dos núcleos ligeros en un núcleo pesado, sometiéndolos a una enorme presión y temperaturas extremadamente altas. La reacción también libera energía porque los núcleos resultantes son menos masivos que los dos primeros núcleos solos.

Normalmente, el combustible utilizado para crear un sol artificial se basa en isótopos de deuterio y tritio. El deuterio se puede extraer del agua de mar, mientras que el tritio se puede extraer del litio. Ambos elementos son abundantes en abundancia absoluta, casi infinita en comparación con el uranio. Por ejemplo, el deuterio en un litro de agua de mar puede producir la energía equivalente a trescientos litros de petróleo.

Para comprender la energía liberada durante la fusión, basta con tener en cuenta que unos pocos gramos de combustible pueden generar terajulios: suficiente para satisfacer las necesidades energéticas de una persona en un país desarrollado durante seis años. Este potencial es motivo de estudio en diversas investigaciones sobre energía renovable y en la creación de nubes artificiales y su impacto en el clima.

Las reacciones de fusión también producen residuos. La mayor parte es helio, un gas inerte. Sin embargo, también se producen pequeñas cantidades de residuos radiactivos derivados del tritio. Afortunadamente, se descomponen mucho antes que sus contrapartes de fisión. En concreto, se pueden reutilizar o reciclar en menos de cien años. Por otro lado, el flujo de neutrones que se produce durante la fusión afecta a los materiales circundantes, que poco a poco se vuelven radiactivos sin protección. Por lo tanto, el blindaje de la estructura del reactor será otro aspecto crucial.

Cómo funciona el sol artificial de China

Bien, ahora tenemos nuestros combustibles de tritio y deuterio, y los principios básicos de funcionamiento. Pero, ¿cómo funciona exactamente este proceso? Aquí, pues, comienzan los escollos al pasar de la teoría a la práctica.

Como esperábamos, fue necesario aplicar presiones y temperaturas muy altas. Suficiente para convertir el combustible en un plasma extremadamente caliente. Los átomos deben chocar entre sí a temperaturas de al menos 100 millones de grados centígrados, con suficiente presión para acercarlos tanto que la atracción nuclear supere la repulsión eléctrica.

Establecer un paralelismo aproximado es como vencer la repulsión de dos imanes de la misma polaridad hasta lograr unirlos con adhesivo. Para lograr estas condiciones extremas, se utilizan campos magnéticos y potentes rayos láser para enfocar el combustible. Una vez que se alcanza el estado de plasma hipercaliente, se debe continuar agregando combustible mientras se intenta controlar las altas emisiones de calor sin destruir el reactor.

Por supuesto, no hay material en el mundo que pueda soportar 100 millones de grados centígrados sin derretirse instantáneamente. Aquí es donde entra en juego el confinamiento de plasma, y esto se logra a través de los diferentes tipos de reactores, como el que se estudia en el contexto de la energía solar.

Los últimos avances en fusión nuclear

Como esperábamos en un principio, uno de los últimos desarrollos en fusión nuclear presenta a China. En mayo de 2021, investigadores del Southwest Institute of Physics (SWIP) en Chengdu, China, anunciaron que su reactor HL-2M había batido todos los récords de experimentos de fusión nuclear.

Aunque es un proceso complejo, el mayor desafío no es la fusión en sí misma, como se ha logrado en muchos reactores en los últimos años. El verdadero desafío es mantenerlo en el tiempo: pocas personas son capaces de hacer más de unos pocos segundos.

Ahí es donde los científicos SWIP obtuvieron su medalla: alcanzaron una temperatura de 150 millones de grados centígrados durante 101 segundos. El récord anterior lo tenía Corea del Sur con 20 segundos.

Este reactor tipo tokamak se anuncia como un «sol artificial», pero en realidad es diez veces más caliente que el núcleo del sol. Todos los ojos están ahora puestos en la mayor apuesta internacional hasta ahora: ITER. Este gran proyecto que involucra a 35 países acaba de completar la primera fase de construcción. Si todo va bien, el reactor final podrá generar 500 megavatios de electricidad alrededor de 2035.