Un grupo de científicos podría haber encontrado una manera más eficiente de conseguir energía mediante fusión nuclear, el mismo proceso que mantiene brillando al Sol.

Investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton, en Estados Unidos, desarrollaron un modelo matemático que propone una ruta para alcanzar la fusión utilizando menos energía.

Los resultados fueron publicados en la revista científica Physical Review Letters y podrían ayudar a diseñar futuros reactores capaces de producir electricidad mediante este proceso.

Para entenderlo, primero debemos recordar qué es la fusión nuclear. Ocurre cuando dos núcleos atómicos ligeros se unen para formar uno más pesado, liberando energía.

El problema es que, para conseguir estas reacciones en la Tierra, necesitamos temperaturas extremadamente altas, incluso superiores a las del centro del Sol.

A esas temperaturas, el combustible se transforma en plasma, un estado de la materia formado por partículas eléctricamente cargadas que los investigadores intentan controlar mediante campos magnéticos.

Uno de los grandes objetivos es alcanzar la ignición, un punto en el que las propias reacciones de fusión mantienen caliente el plasma sin necesitar calentamiento externo adicional.

Durante décadas, los científicos han utilizado una regla conocida como criterio de Lawson para calcular las condiciones necesarias de temperatura, densidad y confinamiento del plasma.

Sin embargo, esta regla tradicional describe las condiciones necesarias, pero no necesariamente cuál es el camino más eficiente para alcanzarlas en un reactor real.

Ahora, los investigadores desarrollaron un modelo más completo que incorpora cuatro factores adicionales que pueden afectar considerablemente el comportamiento del plasma dentro de estas máquinas.

Incluyeron la acumulación de helio producido durante las reacciones, las impurezas procedentes de las paredes, las pérdidas de energía por radiación y las fugas de calor.

Con estos datos descubrieron que existe una ruta teórica que podría permitir alcanzar la ignición con menos energía que otros procedimientos considerados anteriormente.

En lugar de aumentar primero la densidad del plasma y después calentarlo, sus cálculos indican que convendría hacer exactamente lo contrario: calentarlo primero y luego aumentar su densidad.

Los científicos comparan esta estrategia con atravesar una cordillera. En lugar de subir una montaña enorme, sería mejor encontrar un paso más bajo para cruzarla.

Pero sus cálculos también revelaron un problema importante relacionado con el tungsteno, un metal que varios reactores planean utilizar porque soporta temperaturas extremadamente altas.

Según el modelo, una concentración de apenas una parte de tungsteno por cada 10.000 partes de plasma podría aproximadamente duplicar la presión necesaria para alcanzar la ignición.

Los investigadores también encontraron que algunas pérdidas de energía, aunque dificultan alcanzar la ignición, podrían ayudar a mantener estable el plasma una vez iniciadas las reacciones.

Esto ocurre porque esas pérdidas pueden frenar aumentos excesivos de temperatura, evitando que las reacciones se intensifiquen de manera descontrolada dentro del plasma.

Sin embargo, todavía no han demostrado experimentalmente esta estrategia. El trabajo se basa exclusivamente en cálculos teóricos que deberán comprobarse mediante nuevas simulaciones y experimentos.

Si los resultados se confirman, podrían ayudar a diseñar reactores más eficientes, reducir algunos costos de desarrollo y acercarnos a producir electricidad mediante fusión nuclear.