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Fusión nuclear ¿la energía que viene?

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Recientemente se dio a conocer que el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, dependiente del Departamento de Energía estadounidense, “produjo más energía de fusión que la energía láser utilizada” en un experimento en el que venía trabajando.

Se trataría de un avance histórico en fusión nuclear que podrá revolucionar la producción de energía limpia y segura en el planeta, lo que permitiría romper la dependencia actual de los combustibles fósiles, principal causa de la crisis climática.

Consultado respecto de este logro, Julián Gadano, docente de Energía Nuclear en la Maestría en Desarrollo Energético Sustentable del ITBA, respondió a las consultas de Energía&Negocios

¿En qué consiste esta novedad?

En términos técnicos, lo que se obtuvo, es una ganancia neta en un experimento de generación de energía mediante fusión nuclear. En pocas palabras, esto significa que se ha generado más energía que la invertida en el proceso. Es un logro extremadamente significativo, que seguramente implicará que esta fecha sea recordada en el futuro.

Dicho esto, creo que corresponde explicar algunas cosas, a efectos de que los lectores comprendan mejor de qué se trata este tema. En primer lugar, ¿qué es la fusión nuclear? Es una forma de generar energía. ¿Cómo? Vamos un poco más atrás: la energía nuclear en términos generales (de la cual la fusión nuclear es una de sus formas) es una fuente energética que permite generar energía a través de fenómenos físicos, relacionados con la manipulación del núcleo de un átomo. En ese proceso se libera mucha energía por unidad de masa y de tiempo y, en general, lo que permite es generar mucha energía térmica (calor) que permite al mismo tiempo producir vapor de agua, lo que mueve turbinas que a su vez le dan movimiento a un generador eléctrico. La realidad es que esto no es muy diferente que lo que hace cualquier central térmica: se calienta agua, el agua se transforma en vapor, el vapor mueve una turbina y ésta un generador eléctrico. La gran diferencia es que las centrales eléctricas alimentadas por carbón, petróleo o gas natural, generan calor a través de un proceso químico que llamamos combustión. Ese proceso es contaminante y además emite gases de efecto invernadero (principalmente Dióxido de Carbono) lo cual, como ya sabemos, está afectando seriamente el clima planetario.

Se trata de un proceso físico: se impacta en el núcleo del átomo de un elemento determinado, y ese proceso libera energía sin combustión, es decir sin contaminar y sin emitir --en el proceso-- gases de efecto invernadero.

La energía nuclear, por lo tanto, es una fuente de energía dentro de las que hoy llamamos “limpia”. Además, genera mucha más energía por unidad de tiempo (kWh) en el proceso. Es lo que llamamos “densidad energética”. Para ejemplificar, 1 kg de carbón permite generar 3 kWh, mientras 1 kg de uranio (el material usado con más frecuencia para la fisión nuclear) permite generar 50.000 kWh es decir 16.500 veces más.

Esta cifra nos sugiere que usar uranio es mucho más eficiente y recomendable que el carbón, petróleo o incluso gas natural. Se consume menos combustible, se genera más energía, contamina menos y no emite gases de efecto invernadero.

Sin embargo, la energía nuclear utilizada actualmente a nivel masivo para generar energía, además de brindar esos beneficios, muestra algunos problemas que hace que algunos países sean renuentes a utilizarla. La forma de generar energía eléctrica desde fuente nuclear que hoy es utilizada en las centrales nucleares que funcionan en el mundo (incluida Argentina) es lo que llamamos “fisión nuclear”, es decir: romper (“fisionar”) el núcleo de un átomo muy pesado (típicamente uranio en su isótopo 235) y en ese proceso generar mucha energía (¡50.000 veces más que la combustión del carbón!). A su vez, ese núcleo fisionado liberará neutrones que, en su carrera, fisionarán otros núcleos que liberarán energía y otros neutrones que golpearán sobre otros núcleos, esto es lo que llamamos una “reacción en cadena” que, en un proceso controlado, permite sostener generación de energía en forma estable. Pero ese proceso, que significó (digámoslo así) desestabilizar un átomo pesado, implica que ese átomo inestable deberá buscar una nueva forma estable, lo que lo tendrá liberando energía por cierto tiempo (que en el caso del uranio es muy largo). Y además de energía, libera partículas cargadas (que llamamos “iones”) que son dañinas para los cuerpos orgánicos vivos si entran en contacto con éstos. Es lo que popularmente se conoce como partículas radiactivas.

La industria nuclear ha encontrado la forma de confinar el uranio usado en las centrales nucleares, para que el proceso no sea dañino. Pero la posibilidad de accidentes no es nula. Es muy baja, pero no es nula. Además, el confinamiento es complejo y costoso, lo que redunda finalmente en el precio de la energía. Pero, sobre todo, lo más importante es que genera en la población (sobre todo después de los tres accidentes que hubo) una significativa sensación de inseguridad, es decir, miedo.

Yo diría que la realidad es que ese miedo no está realmente fundado en hechos. La industria nuclear tiene una tasa de accidentes bajísima: sólo 3 accidentes graves en 60 años en todo el mundo. Pocas industrias pueden mostrar una tasa tan baja. Pero el miedo es el miedo y, como tal, es real. No vale decir “no me importa, sigo igual”. Además, luego de cada uno de esos tres accidentes que mencioné, los gobiernos impusieron estándares más exigentes a la industria, que la industria supo satisfacer… a un costo.

¿Qué sucede con el peligro de radiación?

Soy de los que creen que son muchos más los beneficios que la energía nuclear actual (la fisión) nos trae, que los riesgos que implica. Sin embargo, reconozco que la radiación ha sido y es un problema.

Dicho esto, ¿qué es la fusión nuclear? Es el fin de ese problema. Técnicamente, se trata del proceso opuesto: fusionar dos núcleos de elementos muy livianos (típicamente versiones isotópicas un poco más pesadas del hidrógeno, que llamamos deuterio, o tritio) lo que también libera mucha energía en poco tiempo. Como mínimo, 5 veces más que la fisión, esto es 250.000 veces más que la combustión del carbón.

Ya eso es muy bueno ya que con por lo menos 10 centrales del tamaño de Embalse podríamos generar la energía que necesita toda la Argentina (y probablemente con muchas menos). Pero eso no es lo más interesante. El gran cambio es que -a diferencia del proceso de fisión del uranio- el material encuentra estabilidad muy rápidamente, liberando helio. Lo que para la salud de los cuerpos orgánicos vivos es la nada misma. Mucha energía, mucho más barata y cero impacto en el ambiente y en la salud. Aunque no todo es tan simple.

El logro que anunció el Departamento de Energía de los EEUU es muy relevante e histórico porque demostró que el proceso es posible. A través de un mecanismo que llamamos confinamiento inercial, lograron llevar el material a muy altas temperaturas y velocidades y, en un estado de la materia que llamamos plasma, se logró “apretar” tanto el material, que se venció la natural repelencia magnética que tienen las partículas con la misma carga, lo que permitió la fusión. Pero el gran logro del último experimento no es ese, sino que todo eso se hizo obteniendo más energía que la invertida directamente en el proceso. Lo que llamamos una “ganancia neta”. Es decir, se demostró que esto es posible. Ahora bien, de ahí a que esto sea viable falta bastante. Para que nos demos una idea, para lograr la fusión mediante este mecanismo, el material tuvo que alcanzar 100 millones de grados. De hecho, es lo que ocurre en el sol. Digamos que trajimos el sol a la tierra, lo cual es un logro increíble, pero para lograr esto de manera permanente, estable y a costos competitivos, falta un tiempo. Es solo cuestión de tiempo (y dinero) pero falta un tiempo.

¿Entonces cuándo se podrá disponer de esa energía en el mundo?

Bueno, como decíamos antes, el logro científico ya está y ahora es sólo cuestión de tiempo y dinero. Pero estamos hablando de tiempos que para la humanidad son cortos, pero para una persona o una sociedad no lo son tanto. Probablemente 20 años y quizás un poco más. Pero estamos hablando de que nuestros hijos o nietos vivirán muy probablemente en un mundo en el que la energía se generará desde pequeños “soles” controlados, de manera masiva y casi infinita. Es maravilloso ver lo que la ciencia -que no es otra cosa que un logro de la humanidad- puede lograr.

¿Cuáles son sus beneficios?

Principalmente, generar energía de manera limpia, accesible, segura y casi infinita. De ahí se desprenden otros beneficios científicos, ya sea para la salud o la desalinización de agua de océanos. Pero lo más importante es la posibilidad de generar energía limpia y accesible.

¿Qué riesgos conlleva?

Toda transformación de la naturaleza implica riesgos. Pero comparativamente, estamos hablando de una forma de generar energía en muy grandes cantidades liberando helio en ese proceso. No hay dudas de que los riesgos son muchísimo más bajos que los beneficios que genera.

¿Cuánta inversión puede demandar eventualmente?

Es difícil saberlo, porque el Lawrence Livermore no es el único laboratorio que está trabajando en fusión. De hecho, la instalación más conocida es el ITER, que es un proyecto de “gran ciencia” cooperativo entre varios países, cuya sede está en Francia. También hay varios otros. Pero estamos hablando de decenas de miles de millones de dólares. Sin duda, no son proyectos para países pobres, ni siquiera de ingresos medios lo cual no termina siendo una buena noticia. Sin embargo, países como Argentina o Brasil pueden formar parte de proyectos multinacionales, obteniendo muchos beneficios de ello. De hecho, Brasil ya participa en el ITER. No es barato, requiere invertir dinero de manera constante, pero sin duda países como el nuestro participarán del proceso de alguna manera.

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