La carrera por la energía nuclear: ¿por qué la fusión sigue siendo un sueño lejano?

La fisión nuclear, usada en reactores actuales, y la fusión nuclear, aún en desarrollo, son dos procesos que liberan energía del núcleo atómico. Mientras la fisión divide núcleos pesados como el uranio, la fusión une protones para formar helio, con la promesa de generar energía limpia. A pesar de décadas de investigación, la fusión no ha alcanzado la estabilidad necesaria para su uso comercial, mientras que la fisión ya genera el 10% de la electricidad mundial . ¿Qué frena a la fusión y por qué la fisión sigue dominando?

La fisión nuclear: energía estable, pero con riesgos

La fisión nuclear ha sido la piedra angular de la energía nuclear desde mediados del siglo XX, cuando los primeros reactores comerciales comenzaron a operar. Este proceso consiste en dividir el núcleo de átomos pesados, como el uranio o el plutonio, en dos núcleos más ligeros tras la colisión con un neutrón. En ese momento, se libera una gran cantidad de energía, que en los reactores nucleares se utiliza para calentar agua y generar vapor, el cual mueve turbinas que producen electricidad. Según la International Atomic Energy Agency (IAEA), actualmente la fisión nuclear aporta aproximadamente el 10% de la electricidad mundial, lo que demuestra su relevancia en el mix energético global.

Sin embargo, la fisión nuclear no está exenta de controversias. Aunque ofrece una fuente de energía estable y capaz de generar grandes cantidades de electricidad sin emisiones directas de CO2, los residuos radiactivos generados por este proceso siguen siendo su mayor talón de Aquiles. Estos desechos, formados por núcleos inestables, emiten radiación peligrosa durante miles de años y deben ser almacenados en instalaciones seguras para evitar riesgos a la salud y al medio ambiente. La gestión de estos residuos ha suscitado un debate constante sobre la viabilidad a largo plazo de la fisión como una solución energética sostenible, aunque es indiscutible su contribución actual a la lucha contra el cambio climático.

Fusión nuclear: el reto de replicar el Sol en la Tierra

En contraste con la fisión, la fusión nuclear representa la promesa de una fuente de energía casi ilimitada, limpia y segura. Este proceso es el mismo que ocurre en el Sol y las estrellas, donde los núcleos ligeros, como el hidrógeno, se fusionan para formar núcleos más pesados, como el helio, liberando enormes cantidades de energía. A diferencia de la fisión, la fusión no genera residuos radiactivos de larga vida y utiliza elementos abundantes como el deuterio y el tritio, formas de hidrógeno que se encuentran en el agua.

A pesar de su enorme potencial, el desafío técnico que representa la fusión nuclear ha sido una barrera casi infranqueable. Para que los núcleos atómicos se fusionen, es necesario recrear las condiciones extremas del interior del Sol: temperaturas de más de 100 millones de grados Celsius. Este nivel de energía requiere una infraestructura compleja, como los reactores tokamak, que utilizan potentes campos magnéticos para contener el plasma caliente donde ocurre la fusión. Aunque se han registrado avances, como los hitos logrados por el Lawrence Livermore National Laboratory en California en 2022 y 2023, donde se generó más energía de la que se consumió, la estabilidad a largo plazo sigue siendo esquiva .

Los retos tecnológicos de la fusión nuclear

La investigación en fusión nuclear ha avanzado significativamente en las últimas décadas, pero aún enfrenta numerosos retos tecnológicos. Uno de los principales obstáculos es la cantidad de energía requerida para iniciar y mantener las reacciones de fusión. Para que los núcleos de hidrógeno superen su repulsión electromagnética y se fusionen, es necesario calentar una mezcla de deuterio y tritio a temperaturas extremas, del orden de 200 millones de grados Celsius, diez veces más caliente que el núcleo del Sol. Además, se necesitan potentes campos magnéticos, generados por imanes superconductores, para contener y estabilizar el plasma en el que se producen las reacciones nucleares.

Este proceso consume cantidades ingentes de energía, lo que ha llevado a que, hasta la fecha, solo en dos ocasiones se haya logrado generar más energía mediante fusión de la que se invirtió en el proceso. Ambas hazañas ocurrieron en el laboratorio Lawrence Livermore en Estados Unidos, en 2022 y 2023, pero las reacciones solo se mantuvieron activas por fracciones de segundo. Este resultado resalta la dificultad de lograr un proceso continuo y rentable. A pesar de estos logros, los investigadores aún están lejos de desarrollar una tecnología comercialmente viable que pueda suministrar energía a gran escala.

Comparación de residuos

Un aspecto crucial que diferencia a la fisión de la fusión nuclear es la generación de residuos. En la fisión, los residuos radiactivos provienen principalmente del combustible usado, que tras agotar su capacidad de generar energía, sigue siendo altamente radiactivo durante miles de años. Estos residuos, compuestos de elementos inestables, deben ser gestionados y almacenados en condiciones extremadamente seguras para evitar filtraciones de radiación.

En el caso de la fusión, los residuos radiactivos también son una preocupación, pero la escala y duración de la radiactividad son menores. Los materiales que rodean el reactor, especialmente aquellos expuestos directamente al bombardeo de neutrones liberados durante la fusión, se activan y emiten radiación. Sin embargo, estos residuos tienen una vida radiactiva mucho más corta, generalmente de unos pocos cientos de años, lo que hace que su manejo sea más sencillo y menos riesgoso en comparación con los residuos de la fisión. Esto convierte a la fusión en una opción más atractiva desde el punto de vista de la sostenibilidad ambiental a largo plazo, siempre y cuando se logre superar los desafíos técnicos que actualmente limitan su implementación industrial.

La fisión nuclear sigue siendo la principal fuente de energía atómica, pero su legado de residuos radiactivos plantea serios dilemas medioambientales. La fusión, en cambio, ofrece una promesa más limpia y sostenible, pero aún enfrenta grandes desafíos tecnológicos para su comercialización. El futuro de la energía nuclear dependerá de nuestra capacidad para equilibrar estos retos y encontrar soluciones viables para las próximas décadas.