Publicado en
enero 05, 2014
Este proceso nuclear, anunciado hace mucho tiempo, podría resolver los problemas mundiales de energía, y tal vez los resuelva; pero la luz en el extremo del túnel de la fusión sigue siendo muy débil.
Por Seamus McGrady.
DURANTE 3O años, muchos científicos brillantes han intentado convertir en realidad un sueño que no sólo pondría fin a la crisis de la energía, sino que también iniciaría una nueva era de prosperidad mundial sin paralelo. El propósito de esos hombres de ciencia es controlar la fusión nuclear, el proceso de liberación de energía que ocurre cuando se fusionan —es decir, se unen— los núcleos del hidrógeno con los de ciertos otros elementos ligeros. La fusión es la causa de que el Sol esté caliente y de que las estrellas brillen.
Hay en la Tierra suficiente combustible barato, disponible en un pequeño volumen del hidrógeno de los océanos, para satisfacer el actual consumo mundial de energía durante más de 5.000 millones de años. Los reactores de fusión podrían producir electricidad en cantidades casi ilimitadas, y crear combustibles sintéticos para sustituir al gas natural y al petróleo. La energía por fusión, empleada para cultivar tierras pobres, fabricar fertilizantes, desalar el agua de mar y producir luz artificial semejante a la solar, podría contribuir a alimentar a la población mundial durante un período incalculable. Además, las centrales de fusión nuclear arrojarían sólo una pequeña fracción del desperdicio radiactivo de las actuales plantas de fisión nuclear, y esos residuos serían tóxicos sólo durante décadas, en vez de serlo durante miles de años, lo que convierte en un problema tan delicado al de la forma de eliminar los desechos producidos por la fusión.
Podrían hacerse muchísimas cosas por medio de la fusión controlada, si existiera.
GLOBOS PERFORADOS
Tanto la fusión como su prima hermana, la fisión nuclear (que libera energía cuando se dividen los núcleos de elementos pesados, como el uranio y el plutonio ), estuvieron consideradas como conceptos abstractos hasta que accidentalmente se descubrió la fisión en Alemania, en 1939. Siguió entonces una sucesión deslumbrante de logros científicos y tecnológicos.
En 1945 estalló la primera bomba atómica, que es un dispositivo de fisión. En 1952 hizo explosión la primera de hidrógeno, arma de fusión muchísimo más potente. En 1956 empezó a funcionar en Cumberland (Inglaterra ), una planta comercial de energía eléctrica que empleaba un reactor de fisión. En sólo 17 años se descubrió gran parte del potencial del átomo, pero quedó por llegar la parte más tentadora de la energía nuclear: la fusión para usos pacíficos.
Cegadas por la deslumbrante promesa de la fusión, las autoridades del gobierno estadounidense instaron a los científicos a que lograran tal cosa en un par de años. El físico Edward Teller, genio creador de la bomba de fusión, sospechó que el plazo era demasiado corto y pensó que la empresa podría llevarse a cabo en cinco años. Ahora reconoce que el fin no está cerca y que "el problema es muy difícil".
En 1951 las dificultades parecían superables. Los núcleos, a causa de las cargas eléctricas positivas de sus respectivos protones, tienden a repelerse entre sí, tal como sucede con dos polos magnéticos. No obstante, si las partículas se mueven con suficiente rapidez para vencer esa fuerza de repulsión, chocan y se fusionan. Entonces el primer problema consiste en acelerar las partículas, calentándolas a unos 100 millones de grados C.
La segunda dificultad es hallar la forma de mantener juntas esas partículas calientes el tiempo necesario para que reaccione un número suficiente de ellas. Un recipiente ordinario permitiría que escaparan muy fácilmente, pero los sabios tienen la esperanza de que un campo magnético produzca una "botella" invisible en torno de las partículas, lo que evitaría que escaparan. Los imanes no producen ningún efecto en los átomos de un gas ordinario, porque los electrones, que tienen carga negativa, siguen una ruta circular en torno de los núcleos, que poseen carga positiva. Sin embargo, en un gas sobrecalentado los electrones son arrojados fuera de sus órbitas, y en esa condición de desprendimiento —o sea el estado de "plasma" de la materia— las partículas cargadas, como las limaduras de hierro, pueden ser susceptibles a la acción de los imanes.
Provistos de unas cuantas teorías, los precursores de la fusión construyeron una gran variedad de dispositivos eléctricos de calentamiento y de retorcidos imanes.
La mayoría de los experimentos no funcionaron. La naturaleza, en forma de "inestabilidades" que rápidamente robaban al plasma su calor, se negaba a colaborar. Las firmes botellas magnéticas que los hombres de ciencia tenían la esperanza de crear, se comportaban más bien como globos perforados, y a pesar de los prometedores adelantos teóricos y tecnológicos que se han logrado en los últimos años, actualmente el mejor experimento magnético requiere de cantidades de energía 50 veces mayores para calentar el plasma que la energía que produciría como reactor de fusión.
"TOKAMAKS" Y ESPEJOS
A pesar de no existir un consenso de los científicos respecto a todos los pormenores, el gobierno estadounidense decidió construir un dispositivo de fusión, con costo de mil millones de dólares, que empiece a funcionar en 1990.
Ese dispositivo en forma de rosca, llamado "tokamak" por los rusos que lo inventaron, constituye ahora la mejor técnica de fusión magnética. En un tokamak de la Universidad de Princeton se han logrado temperaturas de 82 millones de grados C., y se espera que en 1985 el Reactor Tokamak de Prueba de Fusión, que a un costo de 314 millones de dólares se construye en la universidad, alcance y tal vez sobrepase el largamente esperado punto compensatorio, esto es, cuando la energía de fusión obtenida sea igual a la que se necesita para calentar el plasma.
Los tokamaks posiblemente tengan que ser demasiado grandes, estorbosos y caros para que sirvan como buenos reactores comerciales. Harold Furth, director del Laboratorio de Física del Plasma de la Universidad de Princeton, reconoce las dificultades: "Sería mejor que en diez años produzcamos algo más avanzado de lo que ahora tenemos, pues de otra manera no podremos competir".
Abundan las técnicas optativas. Los dispositivos magnéticos rectos, semejantes a tubos, conocidos como espejos, pueden ser más pequeños, de construcción más barata y mantenimiento menos complicado que los tokamaks. El problema con los espejos ha sido la tendencia de las partículas a escapar por los extremos del tubo; sin embargo, los recientes descubrimientos obtenidos del Experimento del Espejo Doble en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, de California, demuestran que dos plasmas pequeños pero con alta carga, ubicados en ambos extremos del tubo, pueden rechazar o "reflejar" las partículas a un plasma central más grande, productor de potencia. La Instalación-B de Prueba de Fusión Reflejada, en Livermore, tal vez caliente un plasma hasta que este alcance el nivel de compensación, una generación mecánica completa lograda antes de lo que se creía.
Richard Post, quien durante 29 años ha trabajado en el programa de los espejos, afirma: "Creo probable que dentro de pocos años se logren adelantos tanto en tokamaks como en espejos, pero estos últimos serán los primeros en alcanzar su potencial, por ser pequeños y económicos".
Post asegura que si son venturosos los experimentos con el espejo de campo invertido (dispositivo para recircular las partículas que tiendan a escapar, desviándolas hacia atrás en un círculo semejante a un anillo de humo), un plasma tan pequeño como una pelota de baloncesto generará electricidad suficiente para 3.000 hogares.
EXPECTATIVA
Con el invento del rayo láser, en 1960, surgió otro enfoque hacia la fusión, llamado fijación por inercia. Sus partidarios creían que la inercia, o tendencia de un objeto estacionario a permanecer en reposo, y de un objeto en movimiento a continuar moviéndose, podría ser el mecanismo que fije el plasma para permitir que ocurra la fusión. En la bomba de hidrógeno, la inercia funcionó bien: la explosión de una bomba de fisión calentó y comprimió tan aprisa el combustible, que las partículas subatómicas no podían ir a ninguna parte ni hacer otra cosa que fusionarse y, una fracción de segundo después, liberar su energía. ¿Podría un rayo láser duplicar este proceso?
Al enfocar la tremenda energía de un láser sobre una minúscula píldora de combustible, los miniaturizadores de la bomba H produjeron neutrones termonucleares, lo cual fue indicio seguro de que hubo algo de fusión. Pese a ello, los científicos se vieron envueltos en sus propias inestabilidades. Richard Schriever, director interino de la Oficina de Fusión por Inercia del Departamento de Energía (DOE, por sus siglas en inglés ) de Estados Unidos, dice: "Desde 1980, aproximadamente, hemos hecho algunos experimentos que han tenido éxito, pero también estamos descubriendo algunos de los hechos inalterables y verdaderos de la naturaleza". Al principio se esperaba que Nova, un gigantesco láser de cristal instalado en Livermore, obtuviera el punto de compensación de energía a medíados del decenio actual, pero es probable que no se logre ese objetivo, ni mucho menos, en el período indicado.
Clinton Ashworth, ingeniero de alto rango de la Pacific Gas and Electric Company, de California, interesada en comprar reactores, cree que el problema principal de la fusión consiste en "su programa tan largo e indefinido". En un informe del DOE correspondiente a 1978, se calculaba que el costo de realización del programa sería de 12.000 a 15.000 millones de dólares, y se afirmaba que los reactores comerciales no empezarían a contribuir al suministro de energía en Estados Unidos sino hasta los años 2020 o 2030.
Ashworth, que ha escrito mucho sobre el potencial de la fusión por cuenta de compañías productoras de electricidad, cree que los actuales mecanismos de conservación y de otra índole bastarán para que la empresa a la que sirve siga adelante durante la próxima década, "pero más allá, todo se vuelve muy confuso. Estamos seguros de que necesitaremos la fusión antes del plazo en que, según se afirma, la podremos tener. Sencillamente no existen opciones más prometedoras".
"Quizá debiéramos trabajar en algunos experimentos de mayor riesgo sobre las propiedades físicas del plasma, los cuales, si tenemos suerte, acelerarán las cosas".
MUCHO EN JUEGO
Edwin Kintner, director de la división de fusión magnética del DOE, está convencido de que no habrá tales victorias fáciles. "No creo que la fusión sea algo que se logre a través de una repentina inspiración genial, gracias a la cual alguien salga con un brillante programa y en unos cuantos años tengamos el empleo muy extendido de la energía por fusión", opina. Ante los crecientes costos de los ya costosos experimentos, Kintner lucha por encontrar "el compromiso firme, a alto nivel, que se necesita para iniciar el más prolongado, complicado y costoso proyecto no militar de investigación que jamás se haya emprendido".
El senador estadounidense Henry Jackson sostiene que "si se demuestra que la fusión es una buena posibilidad, es decir, si verdaderamente logramos construir una instalación funcional de energía por fusión, son tan enormes las consecuencias de esta fuente casi infinita de energía que, indudablemente, valdría la pena hacer un esfuerzo nacional máximo para desarrollarla".