Eleonora Viezzer, física: “Con un vaso de agua podríamos producir la energía que una familia de cuatro personas necesita durante toda su vida”
Viezzer es la ganadora de los X Premios MAS en la categoría de Ciencia
Eleonora Viezzer, ganadora de los X Premios MAS en la categoría de Ciencia, cree que en las estrellas reside la clave de esa fuente de energía sostenible que el mundo necesita con urgencia. A través de la fusión nuclear (no confundir con la fisión, el proceso en el que se basan las actuales centrales nucleares), investigadores de distintos países tratan de recrear el proceso que impulsa, por ejemplo, a nuestro Sol. Se trataría, asegura Viezzer, de una fuente de energía limpia e inagotable. El equipo que lidera en la Universidad de Sevilla trabaja en la construcción del primer reactor de fusión experimental tipo tokamak de España. Según ella, la energía de fusión nuclear podría ser una realidad dentro de poco, siempre que empiece a invertirse en serio en esta tecnología. “Necesitamos una política nacional y autonómica ambiciosa para conectar nuestro reactor de fusión a la red eléctrica. Andalucía puede estar a la altura de los Estados Unidos, que proyectan conectar a la red un primer reactor de fusión compacto a lo largo de esta década”.
Viezzer descubrió su vocación científica cuando estaba en el instituto. “Siempre tuve curiosidad por cómo funcionaba la naturaleza. Me interesaban la física, las matemáticas, la química, la biología y me iban muy bien. En el último año de Bachillerato, mi profesora de física nos animó a mí y a una muy buena amiga ir a un curso de invierno en la Facultad de Física de la Universidad de Innsbruck, donde los diferentes grupos nos enseñaron sus experimentos y su trabajo diario. Esta experiencia fue muy impactante y me ayudó a decidir lanzarme a la física y las matemáticas”. Se formó en estas materias en Innsbruck y en Alemania (allí pasó por la Universidad Ludwig-Maximilian de Munich y el prestigioso Instituto Max Planck de Física). Mientras estudiaba, se interesó por esta nueva fuente de energía que, espera, revolucione nuestro modelo energético.
¿En qué consiste exactamente la fusión nuclear?
A diferencia de la fisión, que utiliza elementos pesados y radiactivos, como el uranio o el plutonio, generando a su vez otros elementos radiactivos, en la fusión nuclear utilizamos dos isotopos del hidrogeno, el deuterio y el tritio, que se obtienen, respectivamente, del agua del mar y de la corteza terrestre. En la reacción que genera su fusión se libera una cantidad enorme de energía, en concreto, 17.6 mega-electrón voltios [MeV]. Traduciendo esto a unidades más cotidianas, significa, por ejemplo, que si fusionamos una cantidad de deuterio y tritio similar a la que cabe en una cucharilla de café (apenas 2,5 gramos), podemos crear una cantidad de energía similar a la que generaría un campo de fútbol lleno de carbón en combustión (28 toneladas). Con la fusión nuclear podemos generar, por cada gramo, una cantidad de energía 10 millones de veces superior a la que se genera con la misma cantidad de combustible fósil.
Tengo entendido que se trata de replicar el proceso que impulsa el Sol. Pero ¿cómo se recrean aquí en la Tierra las tremendas condiciones de temperatura y de presión que existen allí?
Exacto, lo que intentamos es reproducir en la Tierra la fuente de energía que alimenta las estrellas. Las condiciones de fusión requieren temperaturas extremadamente altas: 15 millones de grados centígrados en el Sol y hasta 200 millones de grados centígrados en la Tierra. A estas temperaturas, la materia alcanza su cuarto estado, el que viene después de los tres primeros: sólido, líquido y gaseoso. Ese estado es el plasma, que es un gas ionizado. La enorme masa del Sol permite confinar el plasma de fusión a altísimas densidades facilitando enormemente la fusión. En la Tierra, uno de los métodos de confinamiento del plasma más avanzados se basa en jaulas magnéticas, campos magnéticos que mantienen el plasma de fusión levitando en el vacío y minimizando así el contacto con las paredes del reactor.
¿Hasta qué punto es una fuente de energía limpia y eficiente?
Es limpia porque usamos dos isotopos de hidrogeno: el deuterio, que podemos sacar del agua del mar, y el tritio, que extraemos del litio que hay en la corteza terrestre. El deuterio y el tritio son simplemente versiones más pesadas del hidrógeno. El hidrógeno contiene un protón, que tiene carga positiva. El deuterio es como el hidrogeno, pero con un neutrón más; o sea, un protón y un neutrón. El tritio tiene un protón y dos neutrones. Cuando fusionamos el deuterio y el tritio, creamos una partícula alpha, un núcleo de helio (con dos protones y dos neutrones) y nos queda un neutrón. Al mismo tiempo, se libera una enorme cantidad de energía, tanta que con los átomos de un vaso de agua podríamos producir la energía que una familia de cuatro personas puede necesitar durante toda su vida, unos 80 años.
¿Cuáles son sus ventajas frente a energías renovables como la solar o la eólica?
Esas energías renovables dependen de las condiciones climáticas del lugar. Por tanto, incluso en la mejor localización posible, la estacionalidad o variabilidad climática harán que la producción de energía tenga unas oscilaciones incompatibles con las necesidades de la sociedad. Esto solo podemos solucionarlo con fuentes de energía estables o sistemas sostenibles de almacenamiento de energía. Para abastecer ciudades con grandes densidades de población se necesitarán fuentes de energía con grandes densidades de potencia como la fusión nuclear. La energía solar o la eólica pueden ser mucho más viables para cubrir otras situaciones o necesidades. El mix energético del futuro pasa necesariamente por una combinación de diferentes fuentes de energía con sistemas modernos de almacenamiento.
Al pensar en energía nuclear, la mayoría pensamos automáticamente en fisión nuclear, en desechos radioactivos y accidentes. ¿Hasta qué punto es segura la fusión?
Todos recordamos graves accidentes como Chernobyl o Fukushima, pero las centrales nucleares de ahora son mucho más seguras que las de hace cuarenta años. La fusión nuclear, en todo caso, es un proceso diferente. En la fisión se usan elementos, como el uranio, muy pesados, que son radiactivos y con una vida media superior a los 200 años. Se rompe un núcleo pesado, lo que produce energía; es decir, vamos de núcleos grandes a núcleos más pequeños liberando energía durante el proceso. En la fusión unimos dos núcleos de átomos ligeros para formar otro núcleo más pesado liberando energía según la famosa ecuación de Einstein E=mc^2. La operación de un reactor de fusión nuclear es intrínsicamente segura, es imposible que se produzca una reacción en cadena descontrolada. Las condiciones de ultra-vacío necesarias para obtener la fusión nuclear hacen que una leve desviación de estas condiciones apague el reactor sin riesgo alguno para el medioambiente.
¿Para cuándo podría producirse energía a gran escala con este método?
La pregunta habría que hacérsela a quienes deciden las inversiones. Nosotros estamos haciendo todo lo posible para que sea lo antes posible. Los resultados que hemos obtenido hacen pensar que la fusión como fuente de energía está muy cerca. Una prueba es el creciente interés del sector privado los últimos años. En la actualidad, alguno de los proyectos más importantes para conectar un reactor de fusión a la red eléctrica nace de una potente iniciativa privada. El descubrimiento de materiales superconductores a alta temperatura y su reciente aplicación a la fusión han supuesto un punto de inflexión en el desarrollo de la fusión como fuente de energía y, más concretamente, de la fusión por confinamiento magnético. Los superconductores de alta temperatura están llamados a permitir reactores de fusión más compactos, eficientes y accesibles. Este es el objetivo del proyecto SPARC del MIT, Instituto de Tecnología de Massachusetts, y la empresa Commonwealth Fusion Systems. Con la financiación adecuada, la fusión puede ser una realidad en la próxima década. Lo hemos visto con la vacuna contra la Covid-19: normalmente las vacunas necesitan más de diez años para ser desarrolladas y comercializadas, pero con el apoyo y la financiación adecuada hemos conseguido hacerlo en un año. Esto es parecido, con la inversión apropiada podría ir mucho más rápido.
Noticia actualizada el 15 de noviembre de 2023 tras el anuncio de las ganadoras de los X Premios MAS.
