¿Qué combustible se usa en la fusión nuclear?

El Combustible Estelar: Deuterio y Tritio en la Fusión Nuclear

La promesa de la energía de fusión nuclear reside en su capacidad de generar cantidades inmensas de energía limpia y prácticamente inagotable. A diferencia de la fisión nuclear, que divide átomos pesados, la fusión une átomos ligeros, liberando una energía mucho mayor en el proceso. Pero, ¿qué combustible alimenta esta reacción aparentemente mágica? La respuesta es sorprendentemente sencilla, aunque su manipulación sea extraordinariamente compleja: una minúscula pastilla de deuterio y tritio.

No estamos hablando de grandes cantidades de material. El combustible de la fusión nuclear se centra en estos dos isótopos del hidrógeno:

• Deuterio (²H): Un isótopo del hidrógeno que contiene un protón y un neutrón en su núcleo. El deuterio se encuentra naturalmente en el agua de mar en una proporción de aproximadamente un átomo por cada 6.500 átomos de hidrógeno “normal” (protio, ¹H). Su abundancia en la naturaleza lo convierte en una fuente virtualmente inagotable de combustible.

• Tritio (³H): Otro isótopo del hidrógeno, con un protón y dos neutrones en su núcleo. A diferencia del deuterio, el tritio es radiactivo y no se encuentra en grandes cantidades en la naturaleza. Se produce artificialmente, a menudo en reactores nucleares utilizando litio como material de partida. Esta es una de las áreas de investigación activa en la fusión nuclear: desarrollar métodos más eficientes y seguros para producir tritio.

La reacción de fusión que se busca replicar en los reactores de fusión es la fusión deuterio-tritio (D-T), donde un núcleo de deuterio y un núcleo de tritio se unen para formar un núcleo de helio (⁴He) y un neutrón libre. Esta reacción libera una enorme cantidad de energía en forma de energía cinética del neutrón y del núcleo de helio. Es esta energía cinética la que se busca capturar y convertir en electricidad.

La “pastilla” mencionada anteriormente, técnicamente llamada cápsula, contiene una mezcla de deuterio y tritio en forma de hielo congelado. Esta cápsula, de tamaño milimétrico, es el blanco del proceso de ignición. Se comprime y calienta a temperaturas y presiones extremadamente altas, recreando las condiciones presentes en el núcleo de las estrellas, para iniciar la reacción de fusión. La complejidad del proceso radica en lograr y mantener estas condiciones extremas, un desafío tecnológico que ha requerido décadas de investigación y desarrollo.

En resumen, la fusión nuclear, aunque promete una energía limpia y abundante, depende actualmente de una mezcla de deuterio, abundante en el agua del mar, y tritio, que requiere producción artificial. La investigación continua se centra en optimizar este proceso, incluyendo la búsqueda de combustibles de fusión alternativos que reduzcan la dependencia del tritio, acercándonos cada vez más a la realización de la energía de fusión como una fuente de energía sostenible para la humanidad.