Energía de fusión: El Sol y su gemelo

Érase una vez…

… una estrella llamada Sol que tenía muchísima energía. Sol se despertaba todos los días y se afanaba duramente para que cada uno de sus compañeros de la empresa “Sistema Solar” en la que trabajaban, pudieran continuar con sus labores en sus respectivas cadenas de producción. Sol nunca se quejaba y siempre daba lo mejor de sí. Es más, raramente pedía nada a cambio, pero un día se encontraba más cansado que de costumbre y se lo comentó a su compañera Tierra, tan azul, acuosa y predispuesta ella.

Sol dijo: “Tierra, llevo más de 4.600 millones de años trabajando sin descanso y sin quejarme, pero creo que necesito ayuda o que alguien pueda darme un relevo. Estoy empezando a notarme cansado, siento que estoy en la mitad de mi vida…”.

Y la Tierra, animada pero inquieta, respondió: “Sol, no te preocupes, es normal que tengas este tipo de crisis existenciales. Llevas mucho tiempo trabajando, pero voy a hablar con mi equipo y seguro que encontramos una solución para ti”.

Sol se lo agradeció con una sonrisa y así fue cómo un equipo de humanos, comandados por la Tierra, decidió que había que buscar un apoyo, un gemelo solar que le diera un poco de “aire” (hidrógeno, a poder ser) a nuestro astro guía.

La primera necesidad era conocer cómo el Sol genera esa energía

¿Y qué hacemos?

La Tierra, recién certificada en Scrum Master, y haciendo uso de esta metodología ágil que había aprendido, reunió a todo su equipo humano en una sala y les presentó el problema. A continuación, mirándolos a los ojos uno a uno les preguntó: “¿Y qué hacemos?”. Todo el equipo se miró entre sí, cada uno de ellos planteó una serie de preguntas, dudas y opciones, y con ello fueron definiendo una estrategia. Este es el resumen de su trabajo…

¿Qué es la energía solar?

La primera duda, y por tanto necesidad, era conocer cómo funcionaba ese astro llamado Sol, saber qué hacía para generar esa energía que mantenía a todos con vida en el planeta Tierra. Considerado, de hecho, como una fuente potencial de energía segura, no emisora de carbono y prácticamente ilimitada.

La sorpresa fue mayúscula al descubrir que se trataba de una reacción de fusión (nuclear). “¡¿Cómo dices?!” fue lo primero que comentó el equipo al descubridor de este evento a principios del siglo XX. Lo que sucede en el interior del sol y de otras estrellas (Figura 1) es que dos “hermanos” (o isótopos) del hidrógeno (Deuterio y Tritio), cuando se reúnen, digamos que “colisionan” (se quieren mucho pero no pueden estar mucho tiempo juntos, vaya) y, como resultado, se genera mucha energía (E) –fuegos artificiales - y apacigua la situación un primo cercano llamado Helio (en concreto, uno muy estable y tranquilo, el isótopo Helio -4).

Figura 1. Reacción de fusión (Elaboración propia).

¿Qué pasos hay que seguir para hacer un gemelo solar?

Para empezar, es importante saber en qué condiciones se pueden reunir los hermanos Deuterio (D) y Tritio (T) sin que ningún familiar cercano, amigo o allegado, sufra las consecuencias de tal intensa relación. El equipo encargado del trabajo logró identificar tres aspectos clave que se deben cumplir para poder juntar en un laboratorio a unos pocos Ds y Ts:

• Temperatura muy alta: del orden de 150 millones de grados Celsius – “ligeramente” superior a la temperatura de la fiebre humana.
• Suficiente densidad de partículas de plasma (estado de la materia donde se produce la reacción de fusión, que no es ni sólido ni líquido ni gaseoso): para aumentar la probabilidad de que ocurran “colisiones” fraternales.
• Suficiente tiempo de confinamiento: para retener el plasma y que D y T no se vayan cada uno por su lado, antes de que le dé tiempo al primo Helio a acercar posturas.

La relación de Deuterio y Tritio genera mucha cantidad de energía, por lo que la relación debe darse en un espacio amplio y resistente

Obviamente, lo primero en lo que pensó el equipo responsable de realizar este gemelo solar es que, si querían juntar a muchos Ds y Ts en un espacio reducido, iba a hacer falta mucho trabajo previo de negociación, conocimiento y creación de alianzas con todos los que harían posible que esa reunión familiar tan intensa, pero esperada, pudiera llevarse a cabo. Así, los aspectos clave identificados en los que ciertos super héroes (ITER, IFMIF-DONES y DEMO) deberían trabajar son:

• Espacio amplio y capaz de soportar tal intensidad de relación: el paso de la relación de unos pocos Ds y Ts (escala de laboratorio) a una gran pandilla de estos hermanos (escala industrial). Aquí ITER lleva la voz cantante.
• Estructura y materiales resistentes al ímpetu de este entrañable trato: como decíamos, la relación de estos hermanos genera mucha energía y, por tanto, toda la estructura y materiales del edificio que acoja esta fiesta debe tener la resistencia y fortaleza necesarias, entre otras cuestiones que los expertos conocen mejor. IFMIF-DONES es el responsable de hacerlo posible.
• Prueba real controlada de una relación madura entre hermanos: por último, hay que comprobar que esta banda de Ds y Ts son capaces de reunirse de manera masiva y civilizada. Para ello, DEMO será el encargado de comprobar el buen estado de la relación.

El siguiente paso parece sencillo, ¿verdad? Al menos eso debió pensar la Tierra, pues, tras ver y analizar todo esto, dijo a su equipo “¡Hagámoslo, quiero el gemelo de Sol cuanto antes!”.

¿Cuándo lograremos tener ese gemelo solar?

Por suerte, Tierra escuchó atentamente al equipo y entendió que lograr ese gemelo no era tan sencillo y rápido. No obstante, como firme defensora de esa máxima que dice que “una imagen vale más que mil palabras”, y para animar a Sol y que pudiera entender los pasos que hacían falta para tener su gemelo, hizo el siguiente esquema. De este modo, Tierra pudo explicar a Sol la misión de cada uno de los super héroes ITER, IFMIF-DONES y DEMO:

Se estima que, al menos, su primera fase estará en marcha en 2050

• ITER: actualmente se encarga de llevar a cabo el paso experimental de las instalaciones actuales de fusión a las plantas de energía de fusión del mañana.
• IFMIF-DONES: creará una instalación que genere una fuente de neutrones (simulando la energía generada a gran escala cuando sucede una reacción de fusión) para estudiar y licenciar los materiales de los futuros reactores de fusión. Su puesta en marcha está prevista para 2030.
• DEMO: gracias a los trabajos e investigaciones de los superhéroes anteriores, DEMO logrará tener de una planta de energía DEMOstración donde se producirá electricidad por medio de reacciones de fusión, pasando de la escala de laboratorio apoyada por la ciencia a una solución a gran escala apoyada por la industria y la tecnología. Se estima que, al menos, su primera fase estará en marcha en 2050.

Figura 2. Pilares (superhéroes) clave de la Hoja de Ruta Europea para la producción de electricidad a partir de fusión (Elaboración propia)

Una vez acabó la explicación, Tierra miró preocupada a Sol por lo que le pudiera decir. Sin embargo, Sol, con una cara radiante (aún más si cabe, sí), comentó: “creo que puedo esperar un par de décadas sin problema, teniendo en cuenta que no representa ni un 1% del total de mi vida, para poder tener mi propio gemelo”. Y así es como Tierra y todo su equipo, respiraron con calma y pudieron poner en marcha su plan y…

Colorín colorado…este cuento no ha acabado: Generación de energía solar

Y es que cada super héroe aún tiene muchas batallas que pelear. Sin ir más lejos, IFMIF-DONES está actualmente lidiando la batalla NEURON-DONES, en la que cuenta con escuderos de la talla de Izertis, donde se investiga en tecnologías como inteligencia artificial y computación cuántica para la Gestión Inteligente de la Operación en la instalación homónima IFMIF-DONES o DONES.

Y así es cómo el Sol vivirá feliz por siempre jamás, o al menos unos cuantos miles de millones de años más.