La moneda de cambio más importante del Universo no es el dólar, ni el euro, ni la libra esterlina, es la energía. Así mismo como lo lees, todo absolutamente todo tiene que ver con energía, y con ella el poder y supremacía de las naciones. Desde el encendido de una bombilla en casa, el crecimiento del maíz en el campo, y por su puesto el que puedas leer este post, depende de energía.
Actualmente, el sistema o “grilla” energética mundial, depende de quemar combustibles fósiles en centrales termoeléctricas, dividir átomos de uranio o plutonio en las centrales nuclear por fisión nuclear, o capturando fotones de luz del Sol y convirtiéndolos en electricidad que se pueda almacenar en baterías. No obstante, a pesar de los grandes avances realizados en cada área, aún quedan cosas por resolver. Por ejemplo, los combustibles fósiles generan CO2 uno de los mayores gases de efecto invernadero más importante del planeta, los desperdicios nucleares son increíblemente tóxicos por miles de años, y no hay suficientes baterías para acumular toda la energía recibida por el Sol en un día, a pesar de que este último parece tener energía inagotable.
En ese sentido los científicos del mundo se han dedicado a la tarea de tratar de replicar lo que ocurre en el Sol, pero en la tierra y con un tamaño algo más conservador, es decir «embotellar una estrella». Esta idea ha cautivado la mente de cientos de físicos y políticos del mundo (ITER), tanto así que acaba el gobierno británico de anunciar la dotación de 230 millones de euros para comenzar la construcción del primer reactor de fusión nuclear del mundo. Claro está, faltarán uno cuantos miles de millones más, pero el inicio es prometedor.
El poder de una estrella
El Sol brilla gracias a la fusión nuclear, en pocas palabras consiste en convertir dos átomos en uno mediante un proceso de fusión. La fusión es un proceso termo-nuclear, lo que significa que los “ingredientes” tienen que estar increíblemente calientes, de hecho tan calientes que los átomos de hidrógeno pierden su electrón, permitiendo que los núcleos y los electrones “vagan” libremente. Debido a que los núcleos están cargados positivamente, se repelen uno a otros, por tanto, para vencer esta repulsión tienen que ir muy muy rápido. En este contexto ir muy rápido significa estar muy caliente, de hecho, a millones de grados centígrados y a este estado de la materia se le conoce como plasma.
En el caso de nuestro Sol, digamos que hace trampa, es tan grande y tan masivo que la presión en su núcleo genera el calor para apretar los núcleos atómicos muy juntos, hasta que se unen y fusionan en uno solo, creando átomos más pesados y liberando energía en el proceso. Es justo esta energía de la cual los científicos estamos “enamorados”.
Haciendo la tarea
Los científicos hemos venido haciendo la tarea. Hasta el momento existen dos maneras de crear plasma lo suficientemente caliente para fusionar dos núcleos atómicos. El primero, utiliza un campo magnético generado por electroimanes para presionar los núcleos atómicos en un reactor con forma de “donut gigante”, este tipo de reactor se le conoce como Tokamak. El segundo tipo de reactor emplea un pulso láser superponte para calentar una bola de 10 miligramos de combustible (deuterio–tritio) de unos pocos milímetros de diámetro, haciendo que esta pequeña bola implosione generado unos 100 millones de grados centígrado, es algo parecido a una supernova miniatura.
Representación esquematizada de unreactor de fusión nuclear tipo Tokamak. (Créditos https://physics.stackexchange.com/)
De ser posible y de llegarse a tener resultados positivos en términos de energía, es decir la energía obtenida del proceso debe ser mayor a la suministrada para poner en marcha el reactor, estaríamos en presencia de un nuevo comienzo para la humanidad. Para que tengamos una idea, un solo vaso de agua podría producir más energía que un barril de petróleo, pero sin los inconvenientes de los efectos negativos de estos.
El combustible
Los reactores de fusión nuclear requieren de un tipo particular de combustible, helio o hidrógeno. Desde un punto de vista de facilidad el hidrógeno es ideal, para su uso, pero no cualquier átomo de hidrógeno sirve, deben ser aquellos cargados con neutrones adicionales en su núcleo como el deuterio o el tritio.
El deuterio puede encontrarse en abundancia en los océanos (150 ppm), pero el tritio es más complicado y escaso de conseguir, además de ser radioactivo y para ser exacto la cantidad disponible en el mundo es de apenas unos cuantos kilos, principalmente almacenado en las cabezas nucleares. En el caso de helio, el isotopo necesario es el Helio-3 (3He) y en la Tierra es increíblemente raro, pero no todo está perdido.
La Luna podría albergar millones de toneladas de este elemento producto de la acumulación arrastrada por el viento solar durante millones de años gracias a que la Luna no tiene atmosfera ni campo magnético. Este hecho ha abierto la posibilidad de poder realizar minería lunar, sería increíblemente costoso y logísticamente complicado, pero no imposible, pero esto lo abordaremos en un próximo artículo.
¿Es posible otro Chernóbil?
Llegado a este punto te preguntarás ¿qué tan seguro puede ser crear un Sol en la Tierra?, pues la verdad es más seguro que cualquiera de las formas de energía que actualmente conozcamos. Un reactor de fusión no es igual a uno de fisión como el de Chernóbil, aunque los nombre cambien en una letra, los procesos son notablemente diferentes.
Si el confinamiento del material falla y el plasma se expandiera por el alrededor se enfriaría terminando la reacción, sin que explotará. Por otra parte, si el material radioactivo como el Tritio se liberara al ambiente podría contaminar el agua, pero teniendo en cuenta que la cantidad es de apenas unos pocos gramos, se diluiría en el ambiente sin causar mayores problemas. Atención, no estoy justificando un posible problema, solo comparo el impacto que tendría uno u otro. Recuerda que la cantidad de material fisionable liberado en Chernóbil fue de unas 180 toneladas.
Desde un punto de vista de seguridad y de desechos radioactivos los reactores de fusión nuclear como los antes mencionados, tienen el potencial de poder salvar al planeta del eminente cambio climático generado por los gases de efecto invernadero; sin embargo, estamos en pleno desarrollo de la tecnología y aún queda mucho por hacer. ¡Necesitamos ayuda! ¿Te animas?