Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La fusión de un billón de pesetas

En la historia energética de la Humanidad el 9 de noviembre de 1992 posiblemente podría significar el inicio de la nueva era, dentro de cual el hombre conseguirá obtener energía de forma ilimitada y limpia. A partir de esa fecha se aceleró el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor.

El proyecto ITER, comenzado hace una década, pretende obtener, antes del año 2010, una demostración práctica de las posibilidades de la fusión de átomos, con la generación de potencias cercanas a los dos mil millones de vatios. ¿Será posible el éxito?. Lo que los científicos consiguieron, en 1992, en Culham, localidad cercana a Londres, fue obtener energía de fusión, por primera vez, mediante un proceso controlado (no como en la bomba de hidrógeno) en un reactor TOKAMAT, de confinamiento de plasma. La fusión de dos átomos de hidrógeno para formar uno de helio es la fuente energética del Sol y las estrellas, pues en este proceso se pierde un poco de masa, algo menos de cuatro partes por cada mil. Según la célebre ecuación de Einstein, que relaciona la energía con la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz, la pérdida de masa se puede convertir en su enorme equivalente de energía (un gramo de masa equivale a la energía de 10.000 toneladas de TNT).

LOS CÁLCULOS. Los átomos de hidrógeno que se utilizan para ser fusionados son los de sus isótopos deuterio y tritio. La energía teórica que se libera cuando se funde 1 gramo de deuterio con uno de tritio equivale a la representada por unos 10.000 litros de gasolina. El deuterio se encuentra en el agua ordinaria, ya que uno de cada 6500 átomos de hidrógeno de la misma es deuterio. El tritio es fácilmente obtenible mediante el bombardeo neutrónico del metal litio. De ahí que se pueda deducir que el potencial energético de un litro de agua equivale a más de 3000 litros de gasolina. Y el agua no se agota y es fácilmente asequible y barata. Mejor aun, aunque la fusión es un proceso nuclear, los productos de la reacción (neutrones y átomos de helio) no son radiactivos, ni generan gases que incrementen el efecto invernadero. Con diseños adecuados, una planta de fusión sería segura y podría producir electricidad a costos competitivos. Por ello, las previsiones de los científicos son las de que será posible la operatividad del proyecto ITER hacia el año 2010 y que las plantas comerciales de energía de fusión serán funcionantes hacia el 2050 o 2060, cuando las reservas no renovables de energía de la Tierra sean ya muy escasas.

LOS TOKAMATS. Las dificultades tecnológicas, más que científicas, para alcanzar los objetivos deseados son enormes. Los átomos de hidrógeno han de ser suficientemente abundantes, deben estar desprovistos de sus electrones y han de aproximarse a distancias pequeñísimas, venciendo las fuerzas repulsivas entre sí. Todo ello significa la necesidad de alcanzar temperaturas superiores a los 100 millones de grados, así como el confinamiento inercial de los átomos en espacios toroidales, flotando, sin chocar contra las paredes, por lo que son necesarios que operen campos magnéticos especialmente diseñados, en una arquitectura conocida como dispositivo TOKAMAT: magnetos cilíndricas que originan campos magnéticos toroidales y la corriente plasmática interna produce el campo magnético poloidal. Combinando ambos campos, se crea el campo helicoidal, que contiene el plasma.

En un reactor TOKAMAT de este tipo tuvo lugar la experiencia de Culham. Existen en todo el mundo diversas instalaciones semejantes. Pero la nueva generación estará representada por el ITER, con unas dimensiones del orden de los 30 metros de altura y otros 30 metros de base. En el proyecto participan Estados Unidos, Europa, Japón y Rusia, y la centralización del proyecto se localiza en La Jolla, California, calculándose para el mismo un costo mínimo del orden de los 10.000 millones de dólares. En la Jolla están radicadas también las instalaciones DIII-DII, dedicadas a la Investigación de la energía de fusión. Esta planta, de TOKAMAT de quinta generación, es la segunda mayor del mundo y pertenece a GENERAL ATOMICS, contando con un contrato del Departamento de Energía americano.

LA DISCUSION. El mes pasado se celebró en Estados Unidos una Conferencia internacional especializada sobre Física del plasma, que fue aprovechada por William Dorland y Michael Kotschenreuther, dos investigadores del INSTITUTE FOR FUSION STUDIES de la Universidad de Texas, para volver a exponer su teoría sobre cómo la turbulencia batería al gas caliente, ionizado, confinado en los poderosos campos magnéticos del Tokamat. El problema reside en que, hasta ahora, se han utilizado las pequeñas instalaciones TOKAMAT existentes para extrapolar resultados y deducir así que la turbulencia en el ITER provocaría que tan solo una pequeña parte del calor se perdiese a través de esos campos magnéticos. Sin embargo, los análisis y cálculos de Dorland y Kotschenreuther se basan en la aplicación de los principios físicos a la turbulencia y su conclusión es muy negativa: el gran tamaño del TOKAMAT ITER multiplicará las turbulencias, no se alcanzarán las temperaturas necesarias y el sistema no funcionará en absoluto.

Podemos comprobar como en la Ciencia no siempre todo está claro. Pero en esta ocasión, se trata de un proyecto, cuyo importe supera el billón de pesetas y cuyos resultados pueden ser cruciales para el futuro energético de la Humanidad. Por ello algunos científicos han pedido que este proyecto se detenga hasta que no se hagan los adecuados estudios complementarios. Sin embargo, las personas más íntimamente relacionados con su ejecución, en la que solo Estados Unidos está gastando ya el equivalente de más de 6.000 millones de pesetas anuales, opinan que todo marchará bien en el futuro. El físico Steven Cowley ve el lado positivo, en el sentido de que por primera vez existe una teoría modelo a comprobar sobre el comportamiento de los flujos en los TOKAMATS. En todo caso, parece ser que era demasiado optimista el informe que, en julio pasado, se entregó a todos los países socios del proyecto. En ese informe se aseguraba que cuando se inyectasen en el ITER 100 millones de vatios de energía, la probabilidad de obtener más de 1,5 miles de millones de vatios sería superior al 99,5 %. Y de lo que no cabe duda es que la fuerte discusión actual sobre la viabilidad del proyecto servirá para mejorarlo y asegurar su futuro para el bien de la Humanidad.