Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

El Rubbiatron

Juan Antonio Rubio es un físico español que, tras licenciarse en la Universidad Complutense de Madrid y ser becado en la entonces denominada Junta de Energía Nuclear (JEN), obtuvo una beca para investigar en el Laboratorio Europeo de Partículas, el CERN, que es la principal institución mundial en el campo de la Física de altas energías.

A su vuelta a España creó el grupo de Física de Altas Energías, desarrolló una gran actividad en la JEN y en la Universidad, pero una retirada española del CERN, que tuvo lugar por aquel entonces, posiblemente terminó de decidirlo a volver en 1987 al CERN. Allí ha llevado a cabo una brillante carrera científica, siendo en los últimos cuatro años asesor científico del gran investigador Carlo Rubbia, Premio Nobel de Física y director general de esa Institución hasta su retiro, que tuvo lugar hace muy pocos meses.

EL RUBBIATRON. Hace seis meses, Carlo Rubbia, Juan Antonio Rubio, los ilustres físicos franceses Robert Klapisch, Pierre Mandrillon, Jean Pierre Revol y Christian Roche, así como el italiano Federico Carminati, anunciaron públicamente en París el desarrollo conceptual de un nuevo proceso revolucionario para producir energía mediante un reactor nuclear de fisión "intrínsecamente seguro, más limpio y no proliferador de residuos incontrolados", tal como expusieron mediante una simulación realizada por ordenador. Este llamado amplificador de energía fue rebautizado por algunos medios de comunicación como el Rubbiatron. ¿Cuáles son sus características?.

En principio trataría de fusionar o romper núcleos de átomos de uranio, es decir, exactamente lo mismo que hacen los actuales reactores nucleares, pero con una gran y fundamental diferencia: el uso del isótopo uranio-233 (que posee 141 neutrones) en lugar del isótopo uranio-235 (con 143 neutrones). Éste último es el combustible común de las presentes centrales nucleares, cuya producción de energía aproximadamente representa un 6% del total, ya que la energía mayoritaria, un 85%, procede de las reservas fósiles de petróleo, carbón y gas, de carácter limitado y cuyo uso tan notoriamente está intensificando el conocido efecto invernadero, que lentamente va calentando nuestro planeta.

LAS VENTAJAS. Las ventajas del uranio-233 como material nuclear son múltiples. No es fisionable por sí mismo sino tan solo con el suministro de neutrones energéticos, y bastaría cortar al suministro, cosa fácil, para que se detuviese inmediatamente la fisión y radicalmente impidiese la reacción en cadena, característica de la fisión nuclear usual. Así se asegura que el proceso nunca pueda quedar fuera de control. Una segunda ventaja, también relacionada con la seguridad, es lo que ocurriría en caso de un exceso de aporte de neutrones. El uranio-233 se convertiría en el isótopo uranio-234, que no es fisionable, no sirve para la reacción, lo que significaría la existencia de una especie de regulación automática del sistema. Efectivamente, ya que si bien ese mayor flujo neutrónico produce, en principio, un incremento en la cantidad de uranio-233, inmediatamente el exceso se transformaría en uranio-234. Por tanto, la cantidad de material fisionable, el uranio-233, siempre sería constante y homogénea en el reactor, sin problemas locales de calentamiento. Ello significa que el reactor siempre estaría en fase subcrítica, por debajo del límite en el que las reacciones de fisión pueden descontrolarse y dispararse, tal como desgraciadamente ocurrió en los conocidos accidentes de la comarca de la isla de las tres Millas y en Chernobyl. Con el Rubbiatron ello sería imposible.

Otra ventaja diferente es que los desechos radiactivos producidos serían más limpios que los de los reactores nucleares actuales, que es bien sabido que consisten básicamente en isótopos de plutonio, cuyos periodos de semidesintegración superan los veinte mil años, acumulándose actualmente en del mundo más de mil toneladas de este peligroso, radiactivo, tóxico y casi eterno material. Por el contrario, los residuos del uranio-233 consisten en isótopos de menor peligrosidad y con periodos de semidesintegración siempre inferiores a los cien años. Una última ventaja es que la instalación precisa es de gran tamaño, con la necesaria incorporación de un acelerador de partículas, lo que hace que sea inviable el construir con esta tecnología una bomba atómica con fines militares.

INCONVENIENTES. No todo puede ser maravilloso. El uranio-233 presenta un par de problemas previos de cierta entidad. En primer lugar, no existe como tal en la naturaleza: ha de ser producido. Por otra parte, es muy poco fisionable y los neutrones producidos por su fisión no son capaces por sí mismos de mantener la reacción en marcha. Ello es lo contrario de lo que ocurre en los reactores nucleares clásicos en los que, por la gran facilidad de fisión existente, hay que situar barras frenadoras absorbedoras de neutrones, para evitar la iniciación de una reactivación en cadena. Para Rubbia y sus colaboradores ambos problemas tienen una solución común, consistente en montar un ciclotrón (un acelerador de partículas) previamente adosado al reactor.

En el ciclotrón se acelerarían protones, hasta una energía en torno a 1 GeV, de manera que al incidir el haz energético de protones sobre un blanco denso se originase una cascada de neutrones, de energía moderable con un medio acuoso. Los neutrones, al bombardear núcleos de torio-232, materia prima bastante abundante, harían que se produjese inmediatamente protoactinio-233, que se desintegraría hasta el uranio-233 en un periodo de 27 días. Con ello, ya se tendría producido el uranio-233, que activado por los restantes neutrones sufriría la fisión, con la correspondiente liberación de energía aprovechable.

En cuanto al rendimiento energético, de un montante total de unos 200 MeV por cada fisión, habría que descontar el costo energético previo de la aceleración de partículas y los factores de eficiencia y de conversión en energía eléctrica, lo que haría que la ganancia final se situase entre 10 y 20 MeV por cada fisión. Trasladado al total de una instalación tipo, ello significaría la producción de unos cien megawatios eléctricos por planta, una cifra bastante inferior a la asociada a una instalación nuclear convencional actual. En el Rubbiatron se estima que la concentración de uranio-233 existente, como consecuencia del balance entre su producción a partir de torio y su fisión, se mantendría en torno al 1% de la del torio, una vez obtenida la fase estacionaria. A esta fase se llega cuando los neutrones producen la misma cantidad de uranio-233 que la que se consume en la fisión, con independencia de cual sea la intensidad del flujo de neutrones.

Lo que por ahora es quizá tan solo una bella idea tiene la ventaja de que podría abordarse con las tecnologías actualmente existentes, sin tener que esperar a nuevos desarrollos. ¿Será ello posible?. La verificación de las posibilidades dependerá mucho de las pruebas que Rubbia y su equipo de colaboradores, entre ellos el español Rubio, están intentando realizar, usando diversos aceleradores de particulares europeos, a fin de comprobar la realidad de sus cálculos respecto a la ganancia energética esperada. Si todo va bien, los estudios previos durarían unos 5 años y, a partir de entonces, se abriría una nueva época en la que la Humanidad no tendría frente a sí la amenaza de un agotamiento rápido de las reservas energéticas, reduciéndose, simultáneamente, los aspectos nocivos que ejercen los combustibles fósiles sobre el medio ambiente y el efecto invernadero.