Un reactor de plasma es capaz de reproducir las reacciones físicas que ocurren en el Sol y otras estrellas y utilizar el potencial de la fusión nuclear como fuente de energía ilimitada, limpia (no produce desechos radiactivos) y que no precisa un combustible no renovable como el uranio. Desafortunadamente, todavía existen grandes trabas para controlar esas reacciones.

En el proceso de fusión nuclear dos núcleos atómicos ligeros se combinan para formar un solo núcleo más pesado y se emiten al mismo tiempo enormes cantidades de energía. Para poder fusionarse en nuestro Sol, estos núcleos necesitan colisionar unos contra otros a temperaturas altísimas (de más de 10 millones de grados Celsius), lo que es posible gracias a la inmensa gravedad del astro, explica el ‘Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA)’.

Para lograr en la Tierra el efecto que la enorme fuerza gravitatoria del Sol tiene sobre los núcleos (y que incrementa sus posibilidades de colisión), se precisan temperaturas superiores a los 100 millones de grados Celsius y una intensa presión para conseguir que el deuterio y el tritio (dos tipos de hidrógeno) se fusionen. De acuerdo con la IAEA, también se necesita “un confinamiento suficiente para retener el plasma y mantener una reacción de fusión durante un lapso lo suficientemente prolongado como para obtener una ganancia de potencia neta”.

Pese a que los experimentos han logrado recrear condiciones que dan pie a la fusión nuclear, aún es necesario trabajar en mejorar las propiedades de confinamiento y la estabilidad del plasma resultante. Cualquier contacto del plasma con la pared del reactor hace que se apague instantáneamente sin causar daños graves a la pared. Esta característica los hace muy seguros, pero al mismo tiempo se ha convertido en el principal obstáculo para el desarrollo de este tipo de energía, porque el plasma caliente enrarecido es extremadamente difícil de mantener bajo control. Científicos e ingenieros continúan buscando nuevos materiales y tecnologías con miras a lograr una energía de fusión estable.

Actualmente se han desarrollado dos métodos para que la fusión se produzca. El tradicional, denominado confinamiento magnético, se lleva a cabo en reactores de tipo tokamak (acrónimo ruso de ‘cámara toroidal con bobinas magnéticas’), que utilizan imanes para presionar el plasma de las paredes de su contenedor, de modo que se pueda calentar a altas temperaturas por métodos externos. Por desgracia, este todavía tiene sus inconvenientes, pues la corriente eléctrica afecta el plasma y empeora su estabilidad.

Por otro lado, está el confinamiento inercial, proceso que utiliza potentes láseres para calentar y presurizar un material, y que hacen que los gránulos de combustible finalmente exploten. De este modo, y según los cálculos, este enfoque puede reducir los costos de energía exponencialmente en comparación con el calentamiento en reactores tokamak. No obstante, este método presenta un problema relacionado con las pérdidas tangibles de energía durante la operación del reactor. Cuando el proceso se acerca a la rentabilidad energética —cuando se obtiene más energía que la invertida para desencadenar la fusión— la reacción se vuelve inestable.

Hasta el momento el mayor reto es producir más energía de la que se ha invertido para que la reacción funcione y que esta se mantenga en el tiempo.

Durante las últimas décadas se han logrado grandes avances en el control de las reacciones de fusión. En los años 60 del siglo pasado, los científicos soñaban con mantener el plasma durante al menos unos segundos, unas cifras que ahora se han multiplicado, tal como demostró China el mes pasado. Mientras tanto, el megaproyecto ‘Reactor Experimental Internacional Tokamak (ITER)’ que se construye cerca del Centro de Estudios Nucleares de Cadarache, en el sur de Francia, ya está en un 75,8 % terminado y planea demostrar que la rentabilidad energética sí es posible.

De momento, el reactor de fusión más ‘eficiente’ es el de la instalación ‘NIF (National Ignition Facility) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore’, en California, EE.UU. Los investigadores dieron recientemente un paso histórico al lograr con este reactor de confinamiento inercial “la ignición y la producción de energía autosostenible” tras obtener “plasma ardiente”, según un estudio publicado esta semana. El rendimiento generado en estos experimentos triplica el obtenido en ensayos anteriores.

De cualquier modo, los reactores de fusión de todo tipo tienen otro problema. El tritio que requieren para funcionar se obtiene principalmente de manera artificial irradiando litio con neutrones en reactores nucleares. Se estima que cada gigavatio de energía de fusión generada requeriría de 56 kilogramos de ese isótopo al año, lo que tendría un costo altísimo si se tiene en cuenta que un kilogramo cuesta alrededor de 30 millones de dólares y solo se producen varios kilogramos al año en todo el mundo.

Para sortear esta eventualidad, los científicos proponen multiplicar el tritio directamente en los reactores termonucleares, al igual que lo hacen en los reactores atómicos. Los neutrones que se forman como resultado de la fusión reaccionan con el litio en la cubierta de la cámara del reactor y lo convierten en tritio. Esta opción se probará en el ITER y, por tanto, todavía no hay certeza de que funcione según lo previsto.

Todas estas situaciones llevan a algunas personas a creer que la fusión controlada no es más que una quimera que podría perseguirse indefinidamente. Al respecto, Elon Musk comentó el año pasado que la fusión termonuclear no es necesaria y que es más razonable mejorar las plantas de energía nuclear y construir tantas como sea posible, informó ‘CNBC’.

En la actualidad, el problema de la radiotoxicidad de los desechos nucleares puede controlarse por completo mediante reactores de neutrones rápidos, aunque eso no exime a la energía nuclear de accidentes y no la hace conveniente para la futura expansión espacial, ya que esos vuelos requerirían toneladas de uranio. En este contexto, las centrales termonucleares parecen una fuente de energía para el futuro, ya que es potente, respetuosa con el medioambiente, segura y prácticamente inagotable.

El proyectado reactor de plasma del ITER, de 23.000 toneladas, corresponde a la máquina más compleja jamás ideada, y será albergada en un edificio de 60 metros de altura. Recientemente se reportó la firma de un contrato para que un consorcio internacional construya el tokamak del ITER, una cámara de forma semejante a la de un anillo donde se llevará a cabo la generación de energía.

Dentro del tokamak se pretende aprovechar la energía liberada durante la creación de átomos pesados a partir de otros más livianos, en lo que se conoce como fusión nuclear. La reacción se produce a unos 150 millones de grados centígrados, temperatura mayor a la del núcleo solar y superior a la que puede resistir cualquier material conocido en la Tierra. Llevar a cabo la fusión, por lo tanto, requiere de métodos y tecnologías ingenieriles de vanguardia, ya que se necesita generar poderosos campos magnéticos para contener el plasma donde se realiza la reacción sin que toque ningún componente del reactor.

Este proceso, que emula la forma en que el Sol produce su energía, ha demostrado ser una tarea en extremo complicada y costosa, por lo que los investigadores no han logrado que los reactores de fusión nuclear sean capaces de producir más potencia térmica de la que consumen. Con el ITER, no obstante, se prevé romper esta barrera: su producción térmica se estima en los 500 megavatios (MW) con un consumo de cerca de 300 MW de electricidad, si bien no se pretende que su uso inmediato sea la producción de energía eléctrica.

El funcionamiento del reactor se tenía programado para el año pasado, pero demoras relacionadas con esta limitación han reprogramado su primera fusión nuclear para no antes del 2035, y con un costo cercano a los 24.000 millones de dólares.

Desarrollos paralelos reportados recientemente, como los británicos JET y STEP, implementan un enfoque similar para lograr avances en este ámbito experimental y podrían ver la luz para 2040. Sin embargo, otro proyecto promete llevar la fusión nuclear al ámbito comercial en un plazo y a un costo menor. Se trata de un tokamak compacto que se desarrolla en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), que utilizará nuevos imanes superconductores con los que se pretende contener el plasma de forma eficiente. El nuevo material, compuesto de óxidos de itrio, bario y cobre (YBCO), permitiría la generación de energía eléctrica suficiente para abastecer a ciudades pequeñas de forma rentable dentro de los próximos 15 años.

Así, en el año pasado se esperaba el lanzamiento del primer ordenador exaflop, capaz de realizar un trillón de operaciones por segundo. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de EE.UU. (DARPA, por sus siglas en inglés) se había establecido este objetivo para el 2010, pero aún no lo ha logrado.

Además, para el 2018 se esperaba finalizar la construcción del mayor telescopio óptico infrarrojo del mundo, denominado ‘European Extremely Large Telescope’ (Telescopio europeo extremadamente grande, E-ELT, por sus siglas en inglés). Este nuevo telescopio gigante de 42 metros buscaría nuevos exoplanetas, pero todavía está en construcción en el desierto de Atacama, en Chile, y su espejo de 39 metros de diámetro no estará operativo antes del 2024.

DisplaySearch predijo que en el 2018 serían vendidos 71 millones de ‘smartphones’ con pantalla 3D, pero todavía estamos lejos de ello. Los teléfonos capaces de mostrar imágenes tridimensionales sin gafas son pocos en el mercado y decepcionan a los expertos en el ámbito tecnológico, remarca Le Monde.

Entre otros pronósticos, una sonda europea debía aterrizar en Marte el año pasado, para buscar nuevos rastros de materia orgánica. Sin embargo, la NASA dejó de apoyar el proyecto por razones presupuestarias, pero la misión finalmente se salvó gracias a un acuerdo de la Agencia Espacial Europea con Rusia. Ahora la realización de este proyecto se espera para el 2020.

El 2018 tampoco fue el año del primer viaje turístico a Marte, como lo había prometido hace cinco años el millonario estadounidense Dennis Tito, quien fue el primer turista en visitar la Estación Espacial Internacional. El costo exorbitante de este proyecto hizo que Tito renunciara a la idea, después de no haber podido convencer a la NASA de invertir 700 millones de dólares.

Entre tanto, el proyecto ITER, un reactor experimental de fusión nuclear en construcción en la localidad francesa de Cadarache desde el 2010, debería comenzar a funcionar en el 2018. Ese proyecto debería traer una solución al desafío de la crisis energética que enfrenta la humanidad, pero se han acumulado demoras y la primera fusión nuclear no tendrá lugar antes del 2035.

En el listado de Le Monde también hubo lugar para el humor. Los nazis que encontraron refugio en la cara oculta de la Luna desde el final de la Segunda Guerra Mundial no regresaron a la Tierra en busca de venganza en el 2018, como se planteó en la película ‘Iron Sky’, culmina el rotativo francés.