En Francia se está cocinando una alternativa a ITER en fusión nuclear: un reactor 'stellarator' comercial

Los reactores experimentales de fusión nuclear de tipo stellarator representan una alternativa muy sólida a los tokamak, como ITER o JET. Y no son precisamente el resultado de una investigación reciente. De hecho, ambos diseños fueron ideados durante la década de los 50 del siglo pasado. El stellarator fue diseñado por el físico estadounidense Lyman Spitzer y ejerció como los cimientos sobre los que se construyó el laboratorio de física del plasma de la Universidad de Princeton (EEUU).

El diseño tokamak, sin embargo, fue ideado por los físicos soviéticos Ígor Yevguénievich Tamm y Andréi Dmítrievich Sájarov a partir de las ideas propuestas pocos años antes por su colega Oleg Lavrentiev. Ambos reactores fueron concebidos con el propósito de confinar en su interior plasma a altísima temperatura, y, curiosamente, durante los años 50 y 60 el diseño stellarator recibió un gran respaldo por parte de la comunidad científica en Occidente debido a su enorme potencial.

Sin embargo, cuando los científicos soviéticos y estadounidenses publicaron sus resultados y los compararon se dieron cuenta de que el rendimiento del diseño tokamak era uno o dos órdenes de magnitud mejor que el del stellarator. A partir de ese momento este último diseño quedó en gran medida marginado. La diferencia más evidente entre uno y otro reside en su geometría, pero basta indagar un poco en ambos para darse cuenta de que los reactores stellarator aún tienen mucho que decir.

Renaissance Fusion planea comercializar centrales eléctricas con reactores 'stellarator'

Los reactores de tipo tokamak tienen forman de toroide (o dónut), y los stellarator tienen una geometría más compleja que los asemeja a una rosquilla retorcida sobre sí misma. No obstante, la diferencia fundamental que existe entre estos dos diseños consiste en que los reactores tokamak requieren que los campos magnéticos que confinan el plasma sean generados por bobinas e inducidos por el propio plasma, mientras que en los reactores stellarator todo se hace con bobinas. No hay corriente dentro del plasma. Esto significa, en definitiva, que estos últimos son más complejos y difíciles de construir.

A pesar de este hándicap, la empresa francesa Renaissance Fusion se ha propuesto comercializar centrales eléctricas que recurrirán a un reactor de fusión de tipo stellarator. Un apunte importante antes de seguir adelante: tanto los tokamaks como los stellarators son reactores de fusión mediante confinamiento magnético, por lo que el plasma, que es el gas a altísima temperatura que contiene el combustible, permanece "atrapado" en el interior de un campo magnético extremadamente intenso.

Los imanes responsables de generar este campo magnético son uno de los ingredientes clave del diseño de Renaissance Fusion. Esta empresa sostiene que sus ingenieros han logrado simplificar el diseño de los reactores de tipo stellarator lo necesario para que a medio plazo sea posible utilizarlos en las plantas de energía eléctrica. Su estrategia requiere utilizar imanes superconductores de alta temperatura y escudos de metal líquido, aunque lo que marca la diferencia, siempre según esta compañía francesa, es que su máquina es más eficiente que los demás reactores que recurren al confinamiento magnético.

Los imanes superconductores de alta temperatura son, según Renaissance Fusion, cuatro veces más potentes que los empleados en otros reactores experimentales de energía de fusión, lo que les permite reducir el volumen del plasma 256 veces, y, por tanto, incrementar el número de núcleos que se fusionan en cada instante. Por otro lado, las paredes de la cámara de vacío estarán cubiertas de litio con el propósito de absorber el 99,99% de la energía de los neutrones rápidos resultantes de la reacción de fusión. Esto impide que el acero de las paredes de la cámara de vacío se active y se vuelva radiactivo.

Todo esto suena muy bien, y es una buena noticia que cada vez haya más proyectos que pretenden llevar a buen puerto la energía de fusión. Sin embargo, esta empresa no ha anticipado cuándo tendrá listo un primer prototipo de su reactor stellarator, y mucho menos cuándo cree que podrá construir una central eléctrica comercial. Lo que sí ha prometido es que su propuesta estará lista a tiempo para contribuir a la resolución de la crisis climática causada por la emisión de gases de efecto invernadero. Ojalá sea así. Ojalá pueda cumplir lo prometido.

Imagen | CIEMAT

Más información | Interesting Engineering

En Xataka | «La fusión nuclear es intrínsecamente segura»: entrevistamos a Carlos Alejaldre, director general del CIEMAT