¿Qué es la energía generada por fusión de átomos? ¿Qué consecuencias tendría de poder ser aplicada en 2040?

La energía generada por fusión de átomos, o fusión nuclear, es la energía liberada cuando dos núcleos atómicos ligeros se combinan para formar un núcleo más pesado, un proceso que ocurre naturalmente en las estrellas, como el Sol. Este fenómeno produce una enorme cantidad de energía debido a la conversión de una pequeña fracción de la masa de los núcleos en energía, según la ecuación de Einstein

E = mc^2

.

¿Cómo funciona?

1. Proceso básico:
   • En la fusión, núcleos de átomos ligeros, como el hidrógeno (generalmente isótopos como deuterio y tritio), se combinan bajo condiciones extremas de temperatura (millones de grados Celsius) y presión.
   • Estas condiciones permiten superar la repulsión electrostática entre los núcleos cargados positivamente, permitiendo que la fuerza nuclear fuerte los una.
   • Al fusionarse, se forma un núcleo más pesado (por ejemplo, helio) y se liberan partículas (como neutrones) y una gran cantidad de energía.
2. Ejemplo común:
   • La reacción más estudiada para generar energía en la Tierra es:
     ^2_1\text{D} + ^3_1\text{T} \rightarrow ^4_2\text{He} + ^1_0\text{n} + \text{energía (17,6 MeV)}
     Donde deuterio (

     ^2\text{H}

     ) y tritio (

     ^3\text{H}

     ) se fusionan para formar helio-4 y un neutrón, liberando 17,6 megaelectronvoltios (MeV) de energía.
3. Condiciones necesarias:
   • Temperaturas extremas: Alrededor de 100-150 millones de grados Celsius para que los núcleos tengan suficiente energía cinética.
   • Alta densidad: Para aumentar la probabilidad de colisiones entre núcleos.
   • Confinamiento: Mantener el plasma (gas ionizado) estable el tiempo suficiente para que ocurra la fusión. Esto se logra mediante:
     • Confinamiento magnético: Usado en reactores como los tokamaks o stellarators, que emplean campos magnéticos para contener el plasma.
     • Confinamiento inercial: Comprimir el combustible con láseres o haces de partículas, como en el National Ignition Facility (NIF).

Características principales

• Alta eficiencia energética: La fusión produce mucha más energía por unidad de masa que la fisión nuclear o la combustión de combustibles fósiles. Por ejemplo, 1 kg de combustible de fusión puede generar energía equivalente a millones de litros de petróleo.
• Combustible abundante:
  • El deuterio se extrae del agua (1 de cada 6.500 átomos de hidrógeno en el agua es deuterio).
  • El tritio se puede producir a partir de litio, que es relativamente abundante.
• Baja radiactividad: A diferencia de la fisión nuclear, la fusión no genera residuos radiactivos de larga vida. Los subproductos, como el helio, son estables, aunque los neutrones pueden activar materiales del reactor, generando residuos de baja o media actividad.
• Seguridad: No hay riesgo de reacciones en cadena descontroladas, y un fallo en el reactor detiene la fusión casi instantáneamente.

Aplicaciones y estado actual

• Estrellas: La fusión es el proceso que alimenta las estrellas, combinando hidrógeno para formar helio y elementos más pesados.
• Energía en la Tierra:
  • Proyectos como ITER (en Francia), SPARC (por Commonwealth Fusion Systems) y el NIF buscan desarrollar reactores de fusión viables para generar electricidad.
  • En 2022, el NIF logró un hito al producir más energía de la usada para iniciar la fusión (un "break-even"), pero aún no es suficiente para un reactor comercial.
  • Se espera que la fusión comercial esté disponible en las décadas de 2030-2040, según avances tecnológicos.
• Ventajas medioambientales: La fusión podría proporcionar energía limpia, ilimitada y sin emisiones de CO2, ayudando a combatir el cambio climático.

Retos

• Tecnológicos: Mantener plasmas estables a temperaturas extremas y construir materiales resistentes a los neutrones de alta energía.
• Económicos: Los reactores de fusión requieren inversiones masivas (ITER tiene un costo estimado de 20.000 millones de euros).
• Escalabilidad: Pasar de experimentos a plantas comerciales que produzcan electricidad de forma continua y rentable.

Conexión con Castilla y León

Aunque la pregunta no menciona un vínculo directo con Castilla y León, la región podría beneficiarse de avances en fusión nuclear en el futuro, ya que España participa en proyectos como ITER a través de centros de investigación y empresas tecnológicas. Además, la transición hacia fuentes de energía limpia como la fusión podría impactar la matriz energética de Castilla y León, que ya invierte en renovables como la eólica y solar.

CONCLUSIÓN: de poderse llevar a la práctica sería la energía del futuro y daría con el traste a todas las renovables de hoy día(sobre todo eólica y fotovoltaica).

¿Cuántos contratos de 30 años de eólica y fotovoltaica se cumplirán hasta su fin?

¿Y qué consecuencias tendría y para quién si no se cumplen y quiebra la beneficiaria?