Bola de fuego

El sol es una estrella que se encuentra en el centro del sistema solar. Cerca de tres cuartas partes de su masa constan de hidrógeno; el resto es principalmente Helio y cantidades mucho más pequeñas de elementos como el oxígeno, carbono, hierro y neón. La distancia media a la tierra es de aproximadamente 150 millones de kilómetros. Su luz tarda ocho minutos y veinte segundos en llegar a nosotros, Su energía sustenta casi todas las formas d vida de la tierra, a través de la fotosíntesis y determina el clima y la meteorología. El sol ha sido reconocido desde tiempos prehistóricos y considerado en algunas culturas como un Dios. El movimiento de la tierra alrededor del sol es la base del calendario solar predominante hoy en día.

Así pues, el sol está compuesto principalmente por los elementos químicos hidrógeno y Helio que representan el 74,9 y el 23,8 por ciento de la masa del sol en la fotosfera. Todos los elementos restantes son más pesados y aglutinan menos del dos por ciento de la masa. El sol heredó su composición química del medio interestelar a través del cual se formó.

Posee una forma esférica y, a consecuencia de su lento movimiento de rotación, tiene también un leve achatamiento polar. El plasma que forma el sol se encuentra en equilibrio como resultado de las diferentes fuerzas de atracción que existen en el y presenta una estructura en capas esféricas o, comúnmente hablando, capas de cebolla. En el núcleo es donde se verifican las reacciones termonucleares que proporcionan toda la energía que el sol produce.

Los científicos Bethe y Critchfield encontraron el ciclo de reacciones que se repiten una y otra vez mientras dura el hidrógeno usando el carbono y el nitrógeno como catalizadores.

El ciclo de Bethe y Weizsäcker equivale a la fusión de cuatro protones en un núcleo de Helio con una pérdida de masa. Esa pérdida de masa se convierte en energía de cortísima longitud de onda.

La energía producida por la pérdida de masa, mantiene el equilibrio térmico del núcleo solar a temperaturas de 15 millones de grados Kelvin.

El carbono actúa como catalizador pues se regenera al final del ciclo. Otra reacción importantísima de fusión que ocurre en el sol es el ciclo comúnmente conocido como cadena protón protón, de Crithfield definida en 1953, que actualmente se cree produce el 75 por ciento de la energía emitida.

El primer ciclo se da en las estrellas más calientes y con mayor masa que el Sol, y la cadena protón-protón en las estrellas similares al Sol. En cuanto al Sol, hasta el año 1953, se creyó que su energía era producida casi exclusivamente por el ciclo de Bethe, pero se demostró durante estos últimos años que el calor solar proviene en su mayor parte (-75%) del ciclo protón – protón.

El sol convierte cada segundo unas 564 millones de toneladas de hidrógenos en 560 millones de toneladas de Helio. Lo que significa que cuatro millones de toneladas de materia se transforman en energía solar, una pequeña parte de la cual llega a la tierra y sostiene la vida.

La fusión es en muchos sentidos la fuente de energía limpia definitiva. El combustible empleado en la energía de fusión procede del agua y sus isotopos, y la tierra está llena de agua.

Es un proceso por el que dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado y que como subproducto libera una cantidad enorme de energía. Al contrario que la fisión nuclear, que consiste en la ruptura de un núcleo pesado en dos más ligeros, la fusión no es una reacción en cadena, por lo que es imposible que se descontrole.

La fusión nuclear no produce gases que contribuyan al efecto invernadero, no necesita uranio como combustible ni genera tantos residuos radiactivos, puesto que se trata de dos átomos de hidrógeno (deuterio y tritio) que forman uno de helio, un gas inocuo.

El hombre lleva años trabajando en este importante hito; el de la energía ilimitada, tratando de emular, con todos los respetos, la fuerza del sol. Fruto de este trabajo científico nace el ITER, el reactor termonuclear experimental internacional, con sede en Cadarache, Francia y en el que colaboran 35 países; los 27 de la Unión Europea, y Suiza, Reino Unido, China, India, Japón, Corea, Rusia y Estados Unidos.

Es pues un experimento a gran escala y de gran complejidad para producir un plasma de fusión con diez veces más potencia térmica que la necesaria para calentar el plasma. Dicho de otra manera, este reactor experimental esta diseñado para calentar un plasma de hidrógeno gaseoso hasta cien millones de grados Celsius. Con 24.000 millones de euros de coste, se espera que el trabajo de sus frutos y genere su primer plasma en diciembre de 2025.

Se trata de un confinamiento magnético, que contiene los elementos reaccionantes en una cámara de vacio con forma toroidal, es decir, la forma de un donuts. El combustible, una mezcla de deuterio y tritio, dos isotopos del hidrógeno, se calienta a temperaturas superiores a los 150 millones de grados Celsius, formando un plasma caliente. Los fuertes campos magnéticos se utilizan para mantenerlo lejos de las paredes.

El principal problema al que se enfrentan los investigadores es técnico, por la enorme dificultad de comprimir el hidrógeno de un modo equilibrado, por eso es tan importante lograr la uniformidad del reactor, que en las estrellas se hace de una forma natural.

La central de fusión utilizaría este calor para producir vapor después electricidad mediante turbinas generadores.

Paralelamente, China cuenta con tres grandes instalaciones experimentales. Ya han conseguido temperaturas de 120 millones de grados centígrados durante un tiempo de 101 segundos. Así como también mantener el plasma durante 20 segundos a la temperatura de 160 millones de grados centígrados, aunque no se ha alcanzado todavía la ignición de la reacción y su posterior reacción en cadena.

Para conseguir la reacción, se debe lograr una alta densidad de plasma y conseguir mantenerlo un tiempo suficientemente largo como para que se produzcan las reacciones. Lograr reunir todas estas condiciones, y además hacer que la tecnología sea viable económicamente como para producirse a nivel comercial es un desafío técnico y científico de gran magnitud.

Estamos a punto de tocar con los dedos el control de la fuerza del sol a través de controlar el plasma por medio de campos magnéticos. Este plasma utiliza como combustible hidrógeno, con sus isotopos deuterio y tritio, que debemos calentar enormemente porque no contamos con las grandes presiones que existen en el núcleo del sol. Pero la meta está cerca y será determinante para la humanidad: energía ilimitada para todos.