Los coches eléctricos, los centros de datos de inteligencia artificial e incluso los dispositivos que usamos a diario dependen de un suministro constante de electricidad. Ante el aumento constante de la demanda de energía, los científicos buscan fuentes de energía fiables y respetuosas con el medio ambiente.

Una opción prometedora es la fusión nuclear , el mismo proceso que hace brillar el sol. La fusión podría generar cantidades masivas de electricidad con muchas menos emisiones que los combustibles fósiles y muchos menos residuos radiactivos que las centrales nucleares actuales. Pero existe un obstáculo importante: la escasez de tritio, una forma rara de hidrógeno necesaria para las reacciones de fusión.

Investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL) creen haber encontrado una solución creativa. Al reimaginar el uso de los residuos radiactivos de las centrales nucleares existentes, creen que podría ser posible producir tritio a una escala significativa.

La mayoría de las centrales nucleares actuales funcionan con fisión. Este proceso consiste en dividir átomos pesados, como el uranio o el plutonio, para liberar energía y crear una cascada de reacciones en cadena. Funciona, pero también deja toneladas de residuos radiactivos que deben almacenarse cuidadosamente durante décadas o incluso siglos.

La fusión, por otro lado, funciona en sentido contrario. En lugar de separar átomos, une elementos más ligeros, concretamente deuterio y tritio, dos variantes del hidrógeno. Esta fusión libera enormes cantidades de calor, que pueden impulsar generadores para producir electricidad. A diferencia de la fisión, genera muy pocos residuos a largo plazo. De hecho, a menudo se considera que la fusión es la fuente de energía limpia del futuro.

Solo hay un problema. El deuterio abunda en el agua de mar, pero el tritio no. Estados Unidos no tiene capacidad de producción nacional de tritio, y las reservas mundiales son sorprendentemente bajas. «Actualmente, el valor del tritio comercial ronda los 15 millones de dólares por libra, y Estados Unidos no tiene capacidad nacional para producirlo», explica Tarnowsky. El único proveedor importante actualmente es Canadá, donde reactores de fisión especializados producen tritio como subproducto.

Tarnowsky estima que el inventario mundial total de tritio es de aproximadamente 25 kilos, con cierta incertidumbre en ambos sentidos. Eso equivale a unos 25 kilogramos, suficiente para abastecer a más de medio millón de hogares durante seis meses, aproximadamente el equivalente a cada unidad residencial de Washington, D. C. Pero considerando la cantidad de energía que podría proporcionar la fusión, sigue siendo poco combustible para trabajar.

Mientras tanto, Estados Unidos tiene otro problema: miles de toneladas de residuos nucleares almacenados. Mantenerlos seguros cuesta miles de millones de dólares, y el riesgo de fugas que podrían dañar el medio ambiente o la salud humana sigue siendo preocupante. Tarnowsky y sus colegas se preguntaron si estos "residuos" podrían ser en realidad un recurso oculto.

Su equipo comenzó a realizar simulaciones por computadora para probar la idea de usar materiales radiactivos sobrantes para generar tritio. El concepto consiste en combinar residuos nucleares con un acelerador de partículas . A diferencia de un reactor nuclear tradicional, que depende de una reacción en cadena autosostenida, un acelerador de partículas permite a los operadores iniciar o detener reacciones según las órdenes. Esto hace que el sistema sea más controlable y, en muchos sentidos, más seguro.

Cuando átomos simulados de residuos nucleares chocan con el acelerador, se fragmentan y liberan neutrones. Estos neutrones pueden desencadenar una serie de transiciones nucleares que finalmente producen tritio. Si bien la idea básica no es nueva (se planteó en la década de 1990 y principios de la de 2000), los avances en el diseño de aceleradores y reactores podrían hacerla mucho más práctica hoy en día.

Hasta ahora, los modelos de Tarnowsky parecen prometedores. Estima que un sistema que funcione a 1 gigavatio, que equivale aproximadamente al consumo energético anual de 800.000 hogares estadounidenses, podría producir 2 kg de tritio al año. Esto equivale a unos 2 kg, equivalente a la producción anual total de los reactores canadienses. En otras palabras, un sistema de este tipo podría duplicar la producción mundial de tritio.

Aún más importante, Tarnowsky proyecta que este diseño podría producir más de diez veces más tritio que un reactor de fusión convencional operando al mismo nivel de potencia. Esta eficiencia lo convierte en un enfoque potencialmente innovador.

Por supuesto, este sigue siendo un modelo teórico. El siguiente paso es calcular los costos reales de construir y operar dicho sistema. Tarnowsky está perfeccionando sus simulaciones para capturar mejor los detalles de eficiencia y seguridad. Una idea es rodear los residuos con sal de litio fundida, un diseño que se ha probado experimentalmente, pero nunca se ha aplicado de esta manera. La sal de litio tiene fuertes propiedades refrigerantes, lo que añade una capa de seguridad, y su composición química dificultará la extracción de materiales para su uso en armas.

En última instancia, el objetivo es proporcionar a los responsables políticos datos claros sobre qué diseños podrían ser viables a mayor escala. «Las transiciones energéticas son costosas, y siempre que se pueda facilitar, deberíamos intentarlo», afirma Tarnowsky.