sábado, 14 de enero de 2023

EL MILAGRO DE LA FUSIÓN

 Luis Britto García


1

El 5 de diciembre de 2022 a la 1,03 am científicos del National Laboratory Lawrence Livermore en California operaron el primer proceso de fusión que en condiciones experimentales produjo más energía que la que consumió. Para ello  192 láseres gigantes bombardearon  una muestra congelada y encapsulada en diamante de deuterio y tritio -las formas pesadas o isótopos del hidrógeno- con 2,5 megajoules  de energía (el equivalente de medio kilo de TNT), lo cual en menos de 100 trillonésimas de segundo operó una fusión que produjo átomos de helio y  un flujo de neutrones de 3 megajoules: 0,5 más que la cantidad de energía aplicada (https://www.nytimes.com/2022/12/13/science/nuclear-fusion-energy-breakthrough.html).

2

El experimento reprodujo el proceso mediante el cual el sol y las estrellas fusionan átomos de hidrógeno, generando energía y átomos de helio. Por primera vez, en condiciones de laboratorio, aportaba más energía que la consumida, sin otro residuo que el  inofensivo helio. Es un avance  en el camino hacia fuentes de energía alternativa que no generen efectos colaterales  indeseables. Más de un ingenuo verá  en él la varita mágica que de   golpe  suplirá gratuitamente el 78,4 % del consumo energético mundial que hasta el presente provee la energía fósil.  Tras él llegarán los cobradores de comisiones predicando que hay que terminar de regalar el petróleo porque ya no vale nada.  Veamos.

3

En primer lugar, la fusión opera a partir de deuterio y tritio,  ambos isótopos del hidrógeno. El tritio es generado por la acción de los rayos cósmicos  sobre los gases atmosféricos, pero también ha sido  fabricado desde 1934 en laboratorio por la acción de protones de litio. Es  radioactivo, e inestable: su lapso de duración es de 4.500 días. En otras palabras, no obtenemos el tritio de la nada; su fabricación implica un complejo y costoso proceso con aplicación del litio, mineral escaso que  a su vez requiere laboriosa minería y que, como el petróleo, no es renovable. Quizá su carácter indispensable para la fabricación del tritio explique el golpe de Estado de 2021 contra Bolivia, país con una de las más grandes reservas de litio del mundo. El dominio del tritio y del litio, como el del petróleo, engendra una geopolítica que a su vez concita complejas maquinaciones estratégicas, políticas y militares.

4

Evaluemos cómo se induce  la fusión nuclear que genera más energía que la que consume. Desde el primer tercio del siglo pasado la búsqueda y la producción del “agua pesada” con hidrógeno de deuterio se hizo indispensable para la investigación atómica y la fisión nuclear. Esta “agua pesada” causa la muerte de los organismos en los que se aloja. En cuanto a la fusión de ella con el tritio, sólo en 1997 se inició la construcción de la National Ignition Facility en cuyos laboratorios tuvo finalmente efecto. Para el año 2009 ya se habían gastado 3.5 billones de dólares sin producir una fusión exitosa. Apenas en 2014 se logró provocarla, pero con  generación de energía insignificante. Sólo en diciembre de 2022 se logró  invertir 2,5 megajoules  de energía para crear 3 megajoules. Los términos de esta equivalencia son engañosos. La producción de ese 0,5 de megajoule adicional -equivalente a la energía de menos de un décimo de kilo de dinamita-  requirió, en realidad, de laboratorios del tamaño de un estadio, más 192 láseres gigantes, más equipos de congelación del hidrógeno al cero absoluto, más cápsulas de diamante, mas el dispendio  en  edificaciones, equipo y personal de la National Ignition durante 25 años, mas los mencionados 3,5 billones de dólares en experimentos. Acaso sea el 0,5 de megajoule más costoso de la historia de la ciencia. Sucesivos avances  reducirán los gastos del proceso, pero todavía estamos muy lejos de una milagrosa fuente de energía que pueda competir favorablemente con el combustible fósil.

5

Perfeccionamientos futuros reducirán también, sin duda, el lapso de un cuarto de siglo para obtener la energía equivalente a un décimo de kilo de dinamita. Pero  no ocurrirá de la noche a la mañana. Kimberly S. Budil, el director del Lawrence Livermore, especula durante la posterior rueda de  prensa que ello tomará “Probablemente décadas(…). No seis décadas, no lo creo. Tampoco cinco décadas, que es lo que antes se decía. Creo que nos movemos en la delantera, y probablemente con inversiones y esfuerzos concertados, unas pocas décadas de investigación en las tecnologías subyacentes podrían situarnos en posición de construir una planta de energía”.

6

No más de cinco décadas antes de la construcción de la primera planta, pero tampoco menos. Medio siglo es también el lapso previsto por las fuentes más autorizadas antes de que el progresivo agotamiento del combustible fósil haga antieconómica su explotación. Para ese entonces deberán estar articuladas  fuentes alternativas de energía  para sustituirlo. Preguntémonos de dónde procederá la fuerza para la minería, refinación y transporte del litio, la fabricación del deuterio y del tritio y de las inmensas plantas y  equipos requeridos para aprovecharlos. Acertó usted: del combustible fosil.

7

Quedan en el aire  interrogantes adicionales, entre  ellas la de cómo almacenar una energía que, según las noticias, se produce en forma explosiva de “flujo de neutrones”. La dinamita o la bomba atómica son espléndidas fuentes energéticas, hasta el presente utilizables sólo por su función destructiva. La luz solar, la energía eólica e incluso la hidráulica son intermitentes y requieren complejos sistemas de transmisión y almacenamiento eléctrico para el momento en el cual la fuente se debilite. Mientras que el combustible fósil es en sí mismo un reservorio de energía almacenada. Se lo puede guardar de manera casi indefinida hasta que sea necesario liberarla. Esta peculiaridad hará quizá imprescindible su uso hasta el  momento de su agotamiento, previsto para dentro de unas cinco décadas.

8

¿Significa  la  fusión la paralela inutilidad de los hidrocarburos? Decía James Buckminister Fuller, el inventor del domo geodésico, que quemarlos como combustible equivale a incinerar billetes de banco para calefacción, pues su verdadera utilidad está en la industria química de los fertilizantes, los plásticos, los impermeabilizantes, la pavimentación, los insecticidas, las medicinas e infinidad de otros usos. Quizá el desarrollo de fuentes alternativas de energía libere los combustibles fósiles para su uso legítimo,  perdurable y racional.

  TEXTO/FOTOS: LUIS BRITTO

                        ESTE SITIO NO USA COOKIES

VERSIÓN TRADUCIDA AL RUSO PARA OBJETIK EN:

ЧУДО ФУЗИЈЕ

Пише: Луис Брито Гарсија*

Дана 5. децембра 2022. године у 01:03, научници у Националној лабораторији Лоренс Ливермор у Калифорнији извршили су први процес фузије којa је у експерименталним условима произвела више енергије него што је потрошила. Да би то урадили, 192 гигантска ласера ​​бомбардовала су смрзнути и дијамантски капсулирани узорак деутеријума и трицијума - тешких облика или изотопа водоника - са 2,5 мегаџула енергије (еквивалент пола килограма ТНТ-а), што је за мање од 100 трилионтиних делова од секунде, дошло је до фузије која је произвела атоме хелијума и флукс неутрона од 3 мегаџула: 0,5 више од количине примењене енергије (https://www.nytimes.com/2022/12/13/science/nuclear-fusion-energy-breakthrough.html).

2

Експеримент је репродуковао процес којим сунце и звезде спајају атоме водоника, стварајући енергију и атоме хелијума. По први пут, у лабораторијским условима, дао је више енергије него што је потрошио, без остатка осим безопасног хелијума. То је корак на путу ка алтернативним изворима енергије који не стварају нежељене нуспојаве. Више од једног наивца видеће у њему магични штапић који ће одједном бесплатно снабдевати 78,4% светске потрошње енергије, коју је до сада обезбеђивала фосилна енергија. После њега стижу инкасатори провизија који проповедају да морамо престати да дајемо нафту јер више ништа не вреди. Хајде да видимо.

3

Прво, фузија ради од деутеријума и трицијума, оба изотопа водоника. Трицијум настаје дејством космичких зрака на атмосферске гасове, али се од 1934. године производи и лабораторијски дејством литијумских протона. Радиоактиван је и нестабилан: траје 4.500 дана. Другим речима, не добијамо трицијум из ваздуха; Њена израда подразумева сложен и скуп процес са применом литијума, оскудног минерала који захтева напорну експлоатацију и који, као и нафта, није обновљив. Можда његова неопходна природа за производњу трицијума објашњава државни удар против Боливије 2021. године, земље са једном од највећих резерви литијума на свету. Доминација трицијума и литијума, као и нафте, ствара геополитику која заузврат изазива сложене стратешке, политичке и војне махинације.

4

Хајде да проценимо како се индукује нуклеарна фузија која генерише више енергије него што троши. Од прве трећине прошлог века, тражење и производња „тешке воде“ са деутеријум-водоником постало је од суштинског значаја за атомска истраживања и нуклеарну фисију. Ова "тешка вода" изазива смрт организама у којима је смештена. Што се тиче његове фузије са трицијумом, тек 1997. године почела је изградња Националног постројења за паљење, у чијим лабораторијама је коначно ступила на снагу. До 2009. већ је потрошено 3,5 милијарди долара, а да није дошло до успешног спајања. То је тек 2014. године било могуће изазвати, али уз незнатну производњу енергије. Само у децембру 2022. било је могуће уложити 2,5 мегаџула енергије за стварање 3 мегаџула. Услови ове еквиваленције су погрешни. За производњу тих додатних 0,5 мегаџула - што је еквивалентно енергији мање од десетине килограма динамита - заправо су биле потребне лабораторије величине стадиона, плус 192 гигантска ласера, плус опрема за замрзавање водоника на апсолутној нули, плус дијамантске капсуле, плус трошкови Натионал Игнитион-а о зградама, опреми и особљу током 25 година, плус горе поменутих 3,5 милијарди долара у експериментима. Можда је то најскупљи 0,5 мегаџул у историји науке. Сукцесивно напредовање ће смањити трошкове процеса, али смо још увек далеко од чудесног извора енергије који може повољно да се такмичи са фосилним горивима.

5

Будућа побољшања ће несумњиво смањити и период од четврт века за добијање енергије која је еквивалентна десетинки килограма динамита. Али то се неће догодити преко ноћи. Кимберли С. Будил, директорка Лоренса Ливермора, спекулише током конференције за штампу која је уследила да ће то трајати „вероватно деценијама (...). Не шест деценија, мислим да није. Нити пет деценија, што је раније речено. Мислим да смо испред игре и вероватно би уз заједнички напор и улагања, неколико деценија истраживања основних технологија могло да нас доведе у позицију да изградимо електрану.

6

Не више од пет деценија пре изградње првог спрата, али ни мање. Пола века је такође период који предвиђају најауторитативнији извори пре него што прогресивно исцрпљивање фосилних горива учини његову експлоатацију неекономичном. До тада се морају артикулисати алтернативни извори енергије који ће је заменити. Запитајмо се одакле снаге за рударство, прераду и транспорт литијума, производњу

No hay comentarios: