Columna de Opinión de Raúl R. Cordero: “¿Es la fusión nuclear una solución al cambio climático?”

La mitigación del cambio climático requiere una transición energética a fuentes de energía que no emitan gases de efecto invernadero. Las fuentes renovables de energía disponibles, como por ejemplo las solares o las eólicas, no son las únicas fuentes de energía de cero emisiones. Las tecnologías nucleares con fines pacíficos, desarrolladas a partir de mediados del siglo pasado tampoco emiten gases de efecto invernadero y pueden considerarse para efectos prácticos tecnologías de cero emisiones.

Entre las reacciones nucleares que permiten liberar la energía almacenada en los núcleos atómicos destaca primero la fisión nuclear. Esta ocurre cuando el núcleo atómico de un elemento pesado (uranio, por ejemplo) se rompe liberando energía. Los reactores de fisión nuclear fueron rápidamente adoptados a partir de los años 60 tanto por países desarrollados como por otros en vías de desarrollo. Mientras en Francia la energía nuclear aporta hoy aún más del 60% de la electricidad consumida en el país, este porcentaje es de alrededor del 7% en Argentina.

Los reactores de fisión nuclear cargan con un estigma asociado a accidentes nucleares (como el de Chernóbil en 1986) que han quedado grabadas en el imaginario colectivo global. Se trata de un estigma injusto considerando que las víctimas mortales asociadas a la industria nuclear no son comparables con los hasta 9 millones de personas que mueren anualmente de forma prematura como consecuencia de la contaminación atmosférica derivada del uso de combustibles fósiles. Mucho más razonables son las objeciones a la masificación de proyectos nucleares que apuntan a los residuos que esta industria genera. Los peligrosos restos de las reacciones de fisión son muchas veces de difícil y/o imposible reciclaje y, al ser también radiactivos, pueden requerir custodia por décadas o siglos.

La segunda reacción nuclear relevante es la fusión nuclear. Esta ocurre de forma natural en las estrellas, incluyendo nuestro Sol, cuando dos núcleos atómicos de hidrógeno, moviéndose a gran velocidad, colisionan y se fusionan. La fusión nuclear no sólo libera energía, sino que los residuos de la reacción tienen un alcance y una semivida corta. El manejo de los residuos de la fusión nuclear es mucho más sencillo que el requerido por los restos de la fisión nuclear.

Los beneficios de “construir” un Sol artificial son obvios, pero hay complejidades tecnológicas de difícil solución. El principal problema, es que hay que entregarle energía a los núcleos de hidrógeno para que alcancen la velocidad mínima requerida que les permita fusionarse al chocar. En las estrellas, esa energía la aportó la gravedad. En la Tierra, esa energía debemos entregarla nosotros. Hasta ahora, la energía obtenida de las reacciones nucleares de fusión era menor a la energía que había que entregarle al reactor para mantenerlo funcionando. Es decir, los reactores de fusión no habían logrado ganancias netas de energía ni ser autosustentables.

El pasado 13 de diciembre de 2022, científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que alberga las Facilidades Nacionales de Ignición (NIF, por sus siglas en inglés), anunciaron haber logrado ganancias netas de energía en un experimento de fusión nuclear que involucró una pequeña muestra de núcleos atómicos de deuterio y tritio (dos isotopos de hidrogeno) excitada mediante un enorme sistema de 192 láseres infrarrojos. Lo novedoso del experimento es que, no sólo consiguieron reproducir bajo condiciones controladas procesos que ocurren de manera natural en nuestro Sol, sino que además lograron que la fusión nuclear liberara más energía que la que inyectaron al sistema para hacerlo funcionar.

Se trata indudablemente de uno de los grandes avances del año 2022 y quizás de la década. Pero más que un logro científico, es fundamentalmente un avance tecnológico en la carrera por lograr una reacción nuclear de fusión autosustentable. Los investigadores del NIF lograron posicionarse a la cabeza de esta carrera en la que compiten la técnica de confinamiento inercial con la más tradicional técnica de confinamiento magnético. A pesar de que se emplean desde hace casi un siglo, los reactores de fusión nuclear basados en el confinamiento magnético no han logrado aún ganancias netas de energía. En estos ingenios, el problema ha sido en general atribuido al tamaño de los reactores disponibles, incapaces de confinar una masa de hidrogeno suficientemente grande para lograr una reacción autosustentable. Es la limitante del tamaño la que pretende remediar el megaproyecto de Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés), que se está construyendo desde hace más de una década en Francia y que aspira convertirse en el primer reactor de fusión nuclear con capacidad de conectarse a la red eléctrica.

El nuevo avance hacia el desarrollo de un “Sol” artificial subraya la importancia del financiamiento estatal a la investigación de interés público. En la larga cadena de innovaciones para desarrollar una solución tecnológica, la financiación pública es necesaria al menos en las primeras etapas. Ningún capital de riesgo financiaría experimentos cuyos resultados comerciales podrían verse recién en la segunda mitad de este siglo. El gobierno norteamericano invirtió miles de millones de dólares en los 192 láseres infrarrojos del NIF que desde 2009 han estado estudiando la interacción entre la luz láser y los gases a alta temperatura (plasma), mientras que el megaproyecto ITER (cuyo presupuesto es comparable al del Programa Apolo o al del Proyecto Manhattan) es financiado por un consorcio de 35 países, que incluye a Estados Unidos, China, Rusia, e India.

La fusión nuclear es la más prometedora de las fuentes cero emisiones que energizarán nuestro futuro. Sin embargo, se trata de tecnologías con aún varias décadas de maduración por delante. Es probable que cuando por fin podamos contar con un reactor nuclear de fusión viable comercialmente, los grandes problemas contemporáneos derivados del uso de combustibles fósiles, como el cambio climático y la contaminación atmosférica, sean cosa del pasado.

Cumplir el objetivo del Acuerdo de París y limitar el calentamiento global a menos de 2°C requiere abandonar el uso de los combustibles fósiles antes de mediados de siglo. La transición energética que nos permitirá limpiar el aire de nuestras ciudades y estabilizar el clima estará basada en las tecnologías renovables disponibles comercialmente hoy, como por ejemplo las solares o las eólicas. No hay alternativa.

*Académico de la UdeSantiago, Experto en Cambio Climático, y líder de @AntarcticaCL