La fusión nuclear, que proporciona energía al sol, podría ser la salida a la crisis ambiental que enfrenta la humanidad. Así funciona esta fuente de energía y éstas son sus perspectivas.
Diego Alejandro Torres*
El sol que conocemos
Si el sol una gran hoguera ¿debería producir humo? La respuesta a esta pregunta abrió la puerta a la búsqueda de una de las fuentes de energía más poderosas del universo, y lograr su dominio tendrá profundas implicaciones en nuestro mundo.
El sol no produce humo porque su luz y su calor resultan de un mecanismo conocido como fusión nuclear.
El sol es el origen de toda la energía que se usa en la tierra, desde los combustibles fósiles producidos por la descomposición de animales y plantas hace millones de años, el viento y hasta la existencia de materiales como el Uranio, usado en reactores nucleares. Por eso, entender los mecanismos por los cuales el sol produce luz, calor y vida en la tierra, es vital para la humanidad.
De la fisión a la fusión nuclear
En la década de 1930, antes de la segunda guerra mundial, el físico Hans Bethe encontró que las estrellas, entre ellas nuestro sol, logran hacer que en su interior se unan (fusionen) dos tipos de núcleos atómicos de hidrógeno denominados Deuterio y Tritio. El primero está compuesto por dos partículas, un protón y un neutrón, y el segundo por tres partículas, un protón y dos neutrones. De allí sus respectivos nombres.
Al unir los dos núcleos se obtiene un núcleo más pesado denominado helio, además de un neutrón y energía, mucha energía. Esta energía producida es la más poderosa de todas las fuentes conocidas por el hombre hasta el momento, incluyendo la misma fisión (división) de núcleos de Uranio que se usa en los reactores nucleares actuales.
¿De dónde viene esa formidable fuente de energía? La suma de las masas del deuterio y el tritio es menor que la suma de las masas del helio y el neutrón resultantes. Esa diferencia de masa se convierte en energía gracias a la fórmula más famosa del mundo, Energía=Masa X (Velocidad de la Luz)2, descubierta por Albert Einstein.
La cantidad de energía producida por la fusión nuclear es enorme. La fusión puede producir hasta cuatro millones de veces más energía por kilogramo que la quema de carbón y combustibles fósiles, y produce cuatro veces más energía por kilogramo que la energía de fisión nuclear obtenida actualmente en reactores de Uranio y Plutonio.
En 1952 se hizo la primera explosión de un artefacto que usaba la energía de fisión nuclear: la bomba de hidrógeno o bomba termonuclear. Pero aún había un largo camino entre crear una bomba y obtener un mecanismo controlado y sostenible de fusión nuclear que generara calor para crear vapor de agua que movería turbinas generadoras de electricidad.
De la misma manera que hay un enorme camino entre quemar petróleo fabricar un motor de combustión interna eficiente de gasolina.
Un gran avance
El gran problema es que la temperatura del proceso es tan alta, mayor que en el centro del sol, y la reacción tan violenta que nunca se había logrado tener una “ignición de fusión controlada” y, por tanto, transmitir más energía de la que se inyectaba al sistema.
La ignición controlada fue un gran logro del Laboratorio Nacional de Livermore en Estados Unidos el 5 diciembre de 2022, y anunciada al mundo en diciembre 13 del mismo año. Con esto se abre la puerta al uso de una fuente de energía más limpia y con amplias ventajas sobre las fuentes actuales de energía.
La tecnología desarrollada en este laboratorio hace uso de 192 rayos láser de alta potencia que apuntan a una cápsula que contiene el Deuterio y el Tritio. La interacción del láser con la cápsula produce rayos-X que hacen que la misma “implosione” e induzca la fusión del Deuterio y el Tritio, produciendo una enorme cantidad de calor.
La reacción permitió obtener más energía que la utilizada en los lasers, y se sospecha como una de las tecnologías más abundantes, limpias y seguras para la humanidad.
Ventajas de la energía nuclear
Desde el punto de vista de la seguridad ante factores como la polución del aire, accidentes y emisión de gases de efecto invernadero, la producción de energía por tecnologías nucleares tiene los indicadores más seguros de todas las tecnologías existentes.
La cantidad de muertes que se pueden atribuir a la producción de energía nuclear es 99,7% más baja que la quema de carbón o petróleo, y 97,6% menor que las muertes producidas por gas.
En perspectiva, si suponemos que, en una pequeña ciudad en Colombia de 150,000 personas se consume un teravatio-hora de energía eléctrica en un año y que dicha energía fuera enteramente producida por quema de carbón, se esperarían 25 personas muertas prematuramente por año.
Si la electricidad fuera producida por petróleo tendríamos 18 muertes prematuras al año, por gas se tendrían 3 muertes prematuras, por hidroeléctricas una muerte, por eólica (turbinas movidas por el viento) nadie moriría en un año y tendríamos que esperar 25 años para que una persona falleciera por esta causa. Sin embargo, por energía nuclear tendríamos que esperar alrededor de 33 años para que en promedio una persona muriera.
Los desastres nucleares reciben mucha atención porque los niveles de seguridad son más altos que los de la aviación, y de la misma forma que cada vez que ocurre un accidente de avión, el mundo entero lo sabe. Algo similar ocurre con los accidentes nucleares.
Sin embargo, apenas 30 personas murieron durante el accidente de la planta de Chernobyl, y posteriormente 28 de 134 trabajadores murieron al ser expuestos durante las labores de contención y manejo del desastre. En el accidente de Fukushima en Japón nadie murió por causas directas atribuibles al desastre.
La baja producción de gases de efecto invernadero y la baja huella de carbono, junto con el nivel de seguimiento y manejo de los residuos, hacen de las tecnologías de producción de energía nuclear una de las que más ayuda a combatir los efectos del cambio climático.
Largo camino por delante
Sin embargo, la producción de energía por fisión nuclear aún tiene un largo camino a recorrer para llegar a nuestros hogares. Considero que un primer reactor de prueba estará listo en unos diez o quince años.
Colombia debe participar activamente de este tipo de desarrollos en varios frentes. El primero es iniciar un programa que permita tener reactores nucleares actuales, de fisión de Uranio, en ciertas partes del territorio nacional. Incentivar la investigación en ciencias básicas y aplicadas en las universidades en temas asociados con tecnologías como el láser, ciencias nucleares, mecánica cuántica y materiales.
La participación en proyectos internacionales como ITER (liderado Francia para producir un reactor de fusión nuclear) debería ser considerada por el gobierno, y el tema nuclear debe tomarse muy en serio el tener fuentes alternativas de energía, ya que el mejor indicador de progreso de una sociedad es precisamente el consumo y manejo de su energía.
En pocos años la ciencia y la tecnología van a colocar a nuestra disposición la energía del sol para el progreso de la humanidad. Como país no podemos jugar un papel pasivo en estos desarrollos, y menos cuando se tiene una comunidad científica y tecnológica que se ha construido a lo largo de varias décadas, que se encuentra fuera y dentro del país, y que tiene las capacidades técnicas para participar de forma relevante en estos importantes desarrollos para la humanidad.
