Soles artificiales: los nuevos logros en el campo de las energías limpias

Te has preguntado alguna vez qué sabes realmente de la estrella que día tras día ves, apenas abres los ojos. ¿Qué sucede en el centro de esa gran esfera amarilla que hace la diferencia entre día y noche? En realidad ¿tenemos la capacidad de hacer una o varias réplicas del sol o astro rey?

Dos recientes noticias provenientes del continente asiático tal vez te revelen algunas de las respuestas a estas interrogantes.

¿Qué conoces del sol?

Probablemente no sabes que la palabra sol proviene del latín “solus” que significa solo. Es un astro con luz propia que, a la vez, se constituye en el centro del Sistema Solar y en su primordial  fuente de calor y energía. Brinda luz y calor a todos los planetas de este sistema y gracias a su existencia fue posible la vida en la Tierra.

Las plantas, que son tu principal fuente de alimentos, toman del sol su materia prima para la fotosíntesis. Y recientemente, también  para la generación de combustibles limpios gracias a la fotosíntesis artificial. En resumen, todo este sistema planetario depende de esa gran bola incandescente y todo lo que allí sucede gira, literalmente, en torno a ella.

Su diámetro alcanza 1,4 millones de kilómetros y está lleno de gases calientes que representan casi el 100% de la masa total del sistema solar. En su superficie o corona alcanza una temperatura 5.500 °C mientras que en su núcleo puede alcanzar más de 15,5 millones °C.

Justo allí, en su centro, se producen reacciones de fusión gracias a las cuales el hidrógeno se transforma en helio, generando la energía que es transportada por partículas llamadas fotones. El camino de estas partículas pasa a través de una zona radiante y lleva hasta la capa superior del interior solar, conocida como zona convectiva. Allí, la movilización de los gases al hervir lleva la energía a la superficie y este trayecto puede durar más de 1 millón de años.

Y es justamente esa fusión que ocurre en el núcleo solar, el trofeo tras el que parecen ir científicos de varios países en su idea por conseguir una recreación artificial del astro rey.

Fusión nuclear ¿qué es?

La Fusión Nuclear es una reacción en donde dos o más núcleos de átomos se unen para formar núcleos de mayor tamaño y peso.  Este proceso provoca la liberación de partículas y enormes cantidades de energía.

Cuando los dos núcleos reactivos chocan y ambos están cargados positivamente, hay una intensa fuerza que los hace repelerse. Esto sólo puede subsanarse si los núcleos reactivos tienen energías cinéticas muy  altas, alrededor de 100 millones de grados Celsius. Como la energía cinética requerida aumenta con la carga nuclear (núcleo atómico), las reacciones entre núcleos de número atómico pequeño, son las más factibles de producir.

Se enciende el sol surcoreano y alcanza récord

KSTAR el Centro de Investigación del Instituto Coreano de Energía de Fusión (KEF) hizo público el pasado 24 de noviembre, que logró el funcionamiento continuo de plasma durante 20 segundos. Como producto de un trabajo conjunto con la Universidad Nacional de Seúl (SNU) y la Universidad de Columbia de Estados Unidos, se alcanzó una temperatura de iones por encima de  100 millones de grados.

En 2018, en un experimento de KSTAR, se llevó la temperatura de iones de plasma a 100 millones de grados por primera vez y la mantuvo por 1,5 segundos. En 2019, amplió el tiempo hasta 8 segundos, al menos un par de veces.

Replicar en la Tierra las reacciones de fusión que se suceden en el sol, requiere que los isótopos de hidrógeno se coloquen dentro de un dispositivo como KSTAR para crear un estado de plasma donde se distancian los iones y electrones, y los primeros deben calentarse y mantenerse a temperaturas muy altas como las que se han logrado.

China inaugura su propio sol

Diez días después de que Sur Corea lograra ese hito, China inauguró con éxito su propio reactor nuclear. De esta manera el gigante asiático avanza en su obtención de energías limpias, gracias a la fusión nuclear controlada.

El sol artificial chino ha sido llamado HL-2M Tokamak, y tiene la capacidad de operar a 150 millones de grados Celsius, tres veces más caliente que una versión desarrollada previamente, el HL-2A, de acuerdo con lo indicado por la Corporación Nacional Nuclear de China (CNNC).

Este proyecto se inició en 2006 por científicos chinos a partir del desarrollo de prototipos más pequeños del reactor, y el plan abarca mucho más allá de las fronteras de ese país.

China tiene considerado usar el reactor para colaborar con otros científicos en Francia que ya están trabajando en un Reactor Experimental Termonuclear Internacional. De acuerdo con lo que se conoce de este proyecto de investigación, es el de mayor envergadura en el mundo y se completará para 2025.

El gigante de Asia contempla desarrollar aún más su tecnología de fusión nuclear para crear un reactor experimental en 2021, fabricar un prototipo industrial en 2035 y considera que podría llegar a ser de uso comercial a gran escala, en 2050, para lo cual se irá preparando desde ya.