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Cómo es la planta experimental de fusión nuclear más potente del mundo inaugurada en Japón

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01 de diciembre de 2023 a las 20:04

Energía limpia, ilimitada, barata y sin residuos.

Algunos de los científicos que participan en el proyecto delante del reactor en Naka, Japón.
F4E / QST
Algunos de los científicos que participan en el proyecto delante del reactor en Naka, Japón.

Es el gran sueño de quienes buscan reproducir en la Tierra lo que ocurre dentro del Sol: la fusión nuclear.

La tecnología está en sus inicios, pero algunos la consideran la respuesta a las futuras necesidades energéticas de la humanidad.

Y un paso clave en ese camino fue dado este viernes, con la inauguración en Japón del dispositivo JT-60SA, el reactor experimental de fusión nuclear en funcionamiento más potente del mundo.

Qué es la fusión nuclear

A diferencia de la fisión, que es la técnica utilizada actualmente en las centrales nucleares, en la fusión se fusionan dos núcleos atómicos en lugar de dividir uno.

El objetivo final es lograr que núcleos de hidrógeno se fusionen en un elemento más pesado, el helio, liberando energía en forma de luz y calor, imitando el proceso que tiene lugar en el interior del Sol.

En otras palabras, la idea es obtener energía produciendo en la Tierra una “mini estrella artificial”.

A diferencia de la fisión, la fusión no conlleva riesgo de accidentes nucleares catastróficos como el ocurrido en Fukushima, Japón, en 2011.

EUROfusion, un consorcio de 31 laboratorios en Europa que contribuye al proyecto, cita entre las ventajas de la fusión que el combustible requerido es abundante y esto evita “el riesgo de conflictos geopolíticos” además de no producir gases de efecto invernadero.

Cómo se logra la fusión

Fue ya en la década de 1950 que los investigadores soviéticos Andrei Sakharov e Igor Tamm diseñaron el primer dispositivo de fusión por confinamiento magnético o “tokamak”.

El término “tokamak” es el acrónimo de una expresión en ruso que significa “cámara toroidal con bobinas magnéticas”.

El JT-60SA es un tokamak o dispositivo toroidal (con forma de rosquilla), que funciona con hidrógeno.

El reactor inaugurado en Japón es el dispositivo de fusión más potente hasta la fecha que utiliza el confinamiento magnético para estudiar el funcionamiento del plasma.

En el tokamak hay una cámara de vacío en forma de rosquilla, e imanes que generan un campo magnético.

El gas de hidrógeno es sometido a calor y presión extremas hasta que se convierte en plasma, un gas caliente cargado eléctricamente.

En el caso del JT-60SA, el gas se calentará a 200 millones de °C y se confinará magnéticamente durante un máximo de 100 segundos con la ayuda de un potente sistema magnético compuesto por 28 bobinas superconductoras que operan en diferentes partes de la máquina, según explica el consorcio EUROfusion.

Las partículas de plasma energizadas chocan y se calientan. Las temperaturas dentro de un tokamak deben alcanzar unos 150 millones de ° C para convertir el gas en plasma y que se produzca la reacción de fusión.

En estas condiciones, las partículas altamente energizadas, en lugar de repelerse como ocurre de un modo natural cuando chocan, se fusionan, y esta fusión libera enormes cantidades de energía.

Las paredes del tokamak están recubiertas en su interior por bobinas que generan un campo magnético que logra mantener confinado el plasma.

Ilustración de un tokamak
Getty Images
El tokamak tiene una cámara de vacío en forma de rosquilla, e imanes que generan un campo magnético.

Los conocimientos obtenidos con el reactor en Japón se compartirán con el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER), el mayor experimento internacional en este campo, que se encuentra en Francia y aún está en construcción.

Se espera que estos experimentos en última instancia ayuden a los científicos a diseñar futuras centrales eléctricas de fusión.

Cuán importante es la planta inaugurada en Japón

La planta se encuentra en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Cuánticas (QST) de Japón en la localidad de Naka, al norte de Tokio.

El objetivo del reactor JT-60SA es investigar la viabilidad de la fusión como una fuente de energía a gran escala y libre de carbono.

La meta es obtener energía segura “neta”, es decir, que genera más energía que la usada para producirla.

La planta es un proyecto conjunto de la Unión Europea y Japón.

Sam Davis, líder adjunto del proyecto JT-60SA, dijo que el reactor "nos acercará a la energía de fusión".

"Es el resultado de una colaboración entre más de 500 científicos e ingenieros y más de 70 empresas de toda Europa y Japón", afirmó Davis en la inauguración del viernes, en declaraciones recogidas por la agencia AFP.

Se estima que el costo total del proyecto para la fase de construcción ronda los 560 millones de euros en valores actuales, repartidos entre Europa y Japón.

Cuán lejos estamos de la fusión a escala

En diciembre de 2022, la ganancia neta de energía fue alcanzada en la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Estados Unidos, donde se encuentra el láser más grande del mundo.

La instalación estadounidense utiliza un método diferente al ITER y al JT-60SA conocido como fusión por confinamiento inercial, en el que láseres de alta energía se dirigen simultáneamente a un cilindro que contiene hidrógeno.

El gobierno de Estados Unidos calificó el resultado como un "logro histórico" en la búsqueda de una fuente de energía limpia e ilimitada.

Sin embargo, el experimento logró producir solo energía suficiente para hervir entre 15 y 20 teteras y requirió US$3.500 millones.

El experimento demostró que la ciencia funciona. Pero la tecnología debe ser perfeccionada y más barata, y la cantidad de energía que genera tendrá que ser aumentada significativamente.

La comisaria de Energía de la Unión Europea, Kadri Simson, dijo en la inauguración del JT-60SA este viernes que es "el tokamak más avanzado del mundo" y calificó el inicio de sus operaciones como "un hito en la historia de la fusión".

"La fusión tiene potencial para convertirse en un componente clave de la combinación energética en la segunda mitad de este siglo", añadió Simson.

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