La fusión de hidrógeno produce más energía de la que consume… durante cien billonésimas de segundo

Antonio Ruiz de Elvira Serra, Universidad de Alcalá

Desde que se hizo explotar la primera bomba nuclear sobre Los Álamos (EE. UU.), los seres humanos han perseguido controlar la energía que existe a nivel del núcleo atómico. Romper átomos libera parte de las energías de enlace entre protones y neutrones. Pero acoplar los núcleos de los átomos libera muchísima más energía por unidad de masa. Lo más sencillo es hacerlo con los protones que son los átomos de hidrógeno a los que se han quitado los electrones. Se trata de acercar entre sí protones que ya llevan neutrones enlazados para formar núcleos de helio.

Ahora bien, los protones se repelen entre sí con fuerzas gigantescas. Para conseguir que se unan se necesitan fuerzas aún mayores. Una de estas fuerzas es la gravedad. En el interior del Sol la fuerza de la gravedad consigue acercar entre sí los protones que lo forman para producir helio y liberar energía.

Aquí en la Tierra no tenemos gravedad suficiente. Por eso necesitamos concentrar la poca energía de que disponemos para acercar entre sí la combinación de un protón y uno o dos neutrones para formar helio (dos protones y dos neutrones). Esto se ha tratado de hacer de varias maneras, y en el laboratorio Lawrence Livermore de California llevan unos 50 años tratando de hacerlo empujando esas partículas mediante láseres, concentrados en una región muy pequeña.

Golpear la cabeza de un clavo con un martillo permite concentrar la fuerza sobre la punta. El efecto es el mismo en el caso de estos láseres: la presión es fuerza dividida por superficie, de manera que si la superficie se hace muy pequeña, la presión aumenta muchísimo.

Si concentramos 180 láseres sobre dos superficies enfrentadas muy pequeñas generamos una enorme presión que puede hacer, vía también ondas de choque, que los protones dentro de esas superficies se unan entre sí. Si de la unión sale más energía que la necesaria para producirla, la reacción podría continuar. Pero para eso se precisaría controlar esta energía para de nuevo producir una nueva unión y así en cadena, y siempre manteniendo un control estricto.

El anuncio

El Laboratorio Lawrence Livermore ha anunciado que el día 5 de diciembre de 2022 ha conseguido por primera vez producir más energía de la que había empleado para aproximar los protones (con sus neutrones) entre sí.

Ahora bien, esto se había conseguido durante cien billonésimas (españolas) de segundo, lo cual no sirve para generar energía eléctrica. Se trataría ahora de hacer eso mismo pero durante un tiempo continuado, manteniendo la reacción a lo largo de años. Y hacer eso mismo pero no con un pélet de un tamaño de milímetros, sino con cantidades sustanciales de hidrógeno.

Para hacer esto se precisa un esquema muy sofisticado de control de todos los pélets, pues la energía liberada por uno debe volver a concentrarse en otro u otros. El sistema general es un sistema complejo, y no sabemos controlar los sistemas complejos. Es muy probable que se necesiten quizás mucho más de 50 años para resolver este segundo problema que es bastante más difícil que el primero.

Los motivos de la inversión

Ahora bien, ¿por qué gastar ingentes cantidades de dinero, cientos de miles de millones de dólares, o en Europa de euros, en el otro sistema de fusión, el confinamiento magnético, cuando ya tenemos un reactor de fusión que funciona perfectamente, y además es gratis?

Ese reactor se llama Sol, y la energía que genera por la fusión de protones con sus neutrones en su interior, constantemente, a lo largo de miles de millones de años, tarda 8 minutos en llegar a la Tierra en unas cantidades tan enormes que los reactores de fusión humanos, de poderse construir, nunca llegarían a igualar.

Hay una posible explicación. Un reactor de fusión humano implica un monopolio, o cuasi-monopolio de la energía concentrada producida. La energía solar, capturada mediante placas fotovoltaicas, aerogeneradores o centrales termosolares, es una energía distribuida que no permite el sistema de monopolio. Quizás sea esta la razón por la cual los estados han gastado miles de millones de dólares o euros en tratar, solo tratar, de conseguir dominar la fusión nuclear.

Antonio Ruiz de Elvira Serra, Catedrático de Física Aplicada, Universidad de Alcalá

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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