El corazón de una estrella late en nuestro laboratorio. 43 segundos, 150 millones de grados — y eso es solo el calentamiento previo

En el reactor alemán Wendelstein 7-X, los científicos lograron por primera vez confinar plasma mediante un campo magnético durante casi 43 segundos, un tiempo significativamente mayor que en todos los experimentos anteriores con esta instalación. Este logro representa no solo un avance técnico, sino también un paso real hacia la fusión nuclear controlada, una fuente de energía prácticamente inagotable y relativamente ecológica, cuya base podría ser el agua de mar común.

La fusión nuclear se considera desde hace mucho tiempo como la clave del futuro energético. Reproduce los procesos que ocurren en las profundidades de las estrellas: átomos ligeros de hidrógeno se fusionan en elementos más pesados, liberando al mismo tiempo una enorme cantidad de energía. A diferencia de los reactores nucleares tradicionales, la fusión no genera residuos radiactivos de larga vida ni requiere el uso de materiales raros o especialmente peligrosos.

Sin embargo, lograr una fusión estable en la Tierra es extremadamente difícil. Para ello, es necesario crear condiciones en las que el plasma supercaliente —un gas ionizado de partículas cargadas— se mantenga confinado en el espacio sin tocar las paredes del reactor. La temperatura de este entorno supera en decenas de veces la de la superficie del Sol.

Wendelstein 7-X pertenece a las instalaciones de tipo estelárator. A diferencia de los tokamak, más comunes, no requiere generar una corriente eléctrica dentro del plasma. En su lugar, se utiliza un complejo sistema de campos magnéticos externos que crean una geometría cerrada, permitiendo aislar y estabilizar la materia caliente.

El reciente récord de confinamiento de plasma durante 43 segundos ha sido un importante éxito científico para los ingenieros alemanes. Sin embargo, la competencia no permite relajarse: científicos británicos del reactor JET (Joint European Torus) en Oxford informaron que lograron mantener el plasma en estado estable durante 60 segundos en diciembre de 2023, poco antes del cierre de esa instalación.

Aunque estos datos aún no se han publicado oficialmente, se espera que pronto se presenten a la comunidad científica. De hecho, Wendelstein y JET comparten actualmente el liderazgo en la carrera por lograr una fusión estable.

Es importante entender que JET opera bajo el esquema de un tokamak, y el volumen de su plasma es aproximadamente tres veces mayor que el de la instalación alemana. Por un lado, esto complica el control del proceso, pero por otro, crea un potencial para una mayor producción de energía.

El debate sobre las ventajas de los tokamak y los estelárator lleva ya varias décadas. Ambos enfoques utilizan campos magnéticos para estabilizar el medio reactivo. La diferencia radica en la construcción: los tokamak refuerzan el campo mediante una corriente eléctrica que atraviesa el plasma, mientras que los estelárator solo requieren imanes externos de geometría compleja. Estos últimos han demostrado una alta estabilidad y potencial de funcionamiento prolongado, lo que justamente confirma el éxito de Wendelstein.

Mientras Europa se centra en el confinamiento magnético, en Estados Unidos se desarrolla activamente una alternativa: la fusión inercial. En 2022, en la instalación NIF (National Ignition Facility) en California, se logró por primera vez la ignición de fusión mediante potentes láseres. La energía se dirigió hacia una diminuta cápsula con isótopos de hidrógeno —deuterio y tritio— provocando una reacción de fusión con un balance energético positivo.

Sin embargo, aún es pronto para hablar de aplicaciones prácticas. A pesar del récord, la propia instalación consumió cientos de veces más energía de la que se generó durante el experimento. Además, para la producción comercial se necesitaría iniciar unas diez reacciones similares por segundo, de forma continua. Estos desafíos técnicos todavía están fuera de nuestro alcance, aunque startups como Marvel Fusion en Alemania o Xcimer Energy en Estados Unidos trabajan activamente para resolverlos.

Mientras tanto, la atención principal de la comunidad mundial sigue centrada en las tecnologías de confinamiento magnético. Entre las mayores iniciativas se encuentra el proyecto internacional ITER, en construcción en Francia, que se convertirá en la instalación experimental de fusión nuclear más grande del mundo.

Los estelárator, como el Wendelstein 7-X, también desempeñan un papel clave. Su diseño proporciona mayor estabilidad y reduce el riesgo de dañar las paredes del reactor durante el funcionamiento prolongado. El director del proyecto, Thomas Klinger, del Instituto Max Planck de Física del Plasma, ya ha anunciado planes para superar el umbral de un minuto de confinamiento continuo y, a largo plazo, alcanzar un funcionamiento de media hora.

Algunos científicos, incluido Robert Wolf, consideran la posibilidad de combinar las ventajas de los tokamak y los estelárator en sistemas híbridos. Por ahora, esto sigue siendo un concepto teórico, pero el enfoque está siendo debatido activamente.

Las empresas privadas también están contribuyendo. La canadiense General Fusion desarrolla el concepto de fusión por objetivo magnético (MTF), que combina elementos de los enfoques magnético e inercial. Los desarrolladores comparan esta tecnología con un motor diésel confiable: la instalación debería ser compacta, práctica y fácil de operar.

Otro proyecto destacado es ARC, un tokamak compacto de Commonwealth Fusion Systems, creado por especialistas del MIT. La empresa planea lanzar el primer reactor comercial con una potencia de hasta 400 megavatios a principios de la década de 2030, suficiente para abastecer de electricidad a unas 150,000 viviendas.

En todos estos proyectos, los imanes superconductores, enfriados con helio líquido a temperaturas extremadamente bajas, juegan un papel clave. Estos sistemas permiten crear potentes campos magnéticos con mínimas pérdidas de energía, lo que es crucial para un control eficiente del plasma.

Algunos expertos, como George Tynan de la Universidad de California en San Diego, se muestran escépticos sobre las perspectivas de la fusión inercial, considerándola demasiado compleja para un uso masivo. Sin embargo, reconoce que el éxito del NIF ha sido un importante logro científico y que las inversiones privadas pueden acelerar el progreso en cualquiera de las áreas.

Hoy en día, la inversión privada en la fusión ya supera los presupuestos estatales. Esto podría acelerar significativamente el avance tecnológico: en campos de ingeniería complejos como la exploración espacial o el desarrollo energético, las empresas privadas suelen estar más dispuestas a asumir riesgos e implementar innovaciones rápidamente.

Tanto los enfoques láser como los magnéticos requieren todavía años de pruebas y mejoras técnicas. Pero, por primera vez en décadas, la famosa predicción de que la fusión llegará en 30 años ya no suena como una ironía, sino como un objetivo verdaderamente alcanzable. Quizás, para mediados del siglo XXI, la energía de las estrellas realmente llegue a nuestros enchufes.