EU logró fusionar dos núcleos de átomos y liberar energía limpia como la del Sol
Ayudará a resolver los problemas más complejos y apremiantes de la humanidad, como proporcionar energía limpia para combatir el cambio climático y mantener la disuasión nuclear, dice Jennifer Granholm
ciencia
Una imagen de la reacción de fusión inercial por ignición.
El gobierno de Estados Unidos anunció que, después de 60 años de experimentos, científicos de su país lograron unir dos núcleos de átomos de Hidrógeno (con un protón cada uno) para formar un núcleo atómico más pesado, que es el del Helio (con dos protones), y al mismo tiempo consiguieron liberar una gran cantidad de energía limpia, que se deprendió de ese proceso de fusión nuclear.
Este logro científico y tecnológico puede reorientar la historia de la humanidad pues sienta nuevas bases para producir un gran volumen de energía limpia, lo que modificaría muchos modelos de trabajo y previsiones en la tecnología, economía y política.
La secretaria de Energía estadunidense, Jennifer Granholm, no dudó en anunciar el hecho como un avance histórico y detalló que el conocimiento generado con este esfuerzo “ayudará a resolver los problemas más complejos y apremiantes de la humanidad, como proporcionar energía limpia para combatir el cambio climático y mantener la disuasión nuclear sin pruebas nucleares”.
Aporta la UNAM nuevos materiales para generación de electricidad con hidrógeno
De manera somera se puede decir que el experimento consistió en disparar simultáneamente y de manera controlada 192 rayos de luz láser sobre una cápsula que contenía átomos de hidrógeno. Al unir los núcleos atómicos se logró producir en la Tierra reacciones similares a las que ocurren en la superficie del Sol desde hace 4 mil 600 millones de años. Esa fuente energética alternativa podría garantizar un abasto cíclico, mayor y más limpio del que actualmente se genera con otros procesos.
La prueba exitosa se logró en el NIF (National Ignition Facility), que es una instalación científica del tamaño de un estadio deportivo, cerca de la ciudad de San Francisco, y forma parte del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
El Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos describió los resultados como “un hito”; pero es muy importante aclarar a los lectores que el resultado todavía no puede ser llevado a escala industrial ni va a cambiar a corto plazo la matriz energética de la economía mundial que está basada en hidrocarburos.
Lo que es transformador y disruptivo del experimento es que demostró en la práctica un planteamiento que sólo existía en teoría: la idea de que se puede crear un sistema con el cual se genere más energía limpia que la que se usa para detonarla y al mismo tiempo evitar la liberación de residuos peligrosos, pues el sistema no usa elementos radioactivos; sólo desprende energía y gas de Helio.
La secretaria de Energía estadunidense, Jennifer Granholm.
ACLARACIÓN SOBRE EL HIDRÓGENO
Antes de entrar a la explicación detallada de cómo se logró generar energía con la fusión de dos núcleos de átomos hay que decir tres cosas sobre el Hidrógeno (H), que es el protagonista de esta historia:
1) El Hidrógeno es el elemento más sencillo de la naturaleza al tener en su núcleo un solo protón (partícula subatómica con carga eléctrica positiva) y girando alrededor tiene un solo electrón (partícula subatómica con carga eléctrica negativa).
2) Sin embargo, no todos los átomos de Hidrógeno son iguales, existen algunas variantes que los científicos llaman isótopos y que son diferentes porque en su núcleo tienen un protón y además pueden tener adherido uno o más neutrones (partículas subatómicas sin carga positiva ni negativa)
Y 3) Los isótopos de Hidrógeno que tienen en su núcleo un protón y un neutrón han sido llamados Deuterio; mientras que los isótopos de Hidrógeno que tienen en su núcleo un protón y dos neutrones han recibido el nombre de Tritio.
El Deuterio y el Tritio fueron la materia prima esencial para el experimento que durante seis décadas intentó Estados Unidos, con muchos fracasos antes del éxito de este diciembre de 2022.
FUSIONAR DOS NÚCLEOS
Como explicó el director del Instituto de Fusión Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid, Pedro Velarde, en conversación con la agencia española de noticias EFE, el experimento desarrollado por el Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore usó más de un centenar de fuentes de rayos láser dirigidos hacia un tubo hueco, que mide unos centímetros, en el que hay una cápsula de unos dos milímetros hecha de Deuterio y Tritio rodeado de Carbono de alta densidad.
Cuando los láseres calientan el interior del tubo se producen rayos X que calientan el exterior de la cápsula, lo que hace que el material del exterior salga despedido hacia afuera, como una explosión.
De esta manera, Tritio, Deuterio y Carbono empiezan a moverse hacia adentro y si se logra una implosión muy esférica, que ocurre cuando una esfera que se va contrayendo de forma uniforme, llega un momento que en el centro se alcanza la suficiente temperatura y densidad como para lanzar la reacción de fusión.
Este experimento se ha desarrollado en la llamada Instalación Nacional de Ingnición (NIF), cuya construcción comenzó hace 20 años, y Velarde recuerda que en su diseño hubo participación del Instituto de Fusión Nuclear que él dirige, por ejemplo, en los sistemas de protección radiológica.
MENOS RIESGOS
Una aclaración útil es la diferencia entre las palabras fusión y fisión: la primera se refiere e unir y la segunda a dividir.
Las actuales plantas nucleares de generación de electricidad trabajan con procesos de fisión nuclear, es decir que abordan el núcleo de elementos químicos muy pesados, con más de 230 protones, como el Uranio y el Plutonio. Ellos son fragmentados con diferentes sistemas que detonan un efecto en cadena y así liberan energía para calentar agua y, con su vapor, hacer girar turbinas generadoras de electricidad. Desafortunadamente esa fisión nuclear o fragmentación de núcleos de átomos pesados también produce desechos de materiales radioactivos que son peligrosos para la salud y altamente contaminantes con el agua y el suelo.
El experimento anunciado, por Estados Unidos, es el proceso inverso: se trata de la unión de núcleos de átomos pequeños, con un solo protón. Los rayos láser bombardean los isótopos de hidrógeno, los conducen a un estado de plasma sobrecalentado con el fin de fusionarlos en helio, liberando un neutrón y energía limpia libre de carbono en el proceso. Los científicos llevan experimentando con esta tecnología desde 1960, pero había sido difícil conseguir que el proceso produzca más energía de la que consume.
La reacción del 5 de diciembre produjo más energía de la que consumió, al liberar unos 3.5 megajoules de energía, frente a los 2.05 megajoules utilizados para alimentar los láseres, según el Financial Times, que informó anteriormente de los resultados.
Aunque los resultados suponen un gran avance, aún queda mucho camino por recorrer. El optimismo proviene de que esta fuente de energía nuclear limpia puede enfrentar menos resistencia política y social que tecnología de fisión nuclear, principalmente porque la nueva no generaría los residuos altamente radiactivos que han frenado su aceptación y comercialización desde hace décadas. Actualmente, la fisión nuclear genera sólo el 10 por ciento de la energía mundial, mucho menos que el carbón y el gas.
La participación de mercado potencial de la fusión nuclear competirá con otras formas de producir energía limpia, como la solar y eólica, que son más baratas y ya cuentan con cadenas de suministro y distribución maduras, aunque padecen el inconveniente de que su generación es intermitente; problema que busca ser resuelto por una industria de almacenamiento en baterías en rápido crecimiento. Aun así, si la fusión nuclear avanza, ofrece la promesa de una energía limpia las 24 horas del día con menos riesgos y residuos peligrosos que la fisión.