Siguiendo
a Kelly y Zach Weinersmith en su libro Un
ascensor al espacio (Blackie Books, Barcelona 2018), nos ocuparemos de la fusión nuclear, una energía limpia y
barata que utiliza como combustible elementos muy comunes y abundantes en la
naturaleza, sin riesgo de provocar catástrofes, y que de llegar a hacerse
técnicamente posible, sería la solución definitiva a las necesidades
energéticas de la humanidad, un verdadero sueño ecologista.
La
fusión nuclear se produce cuando se fusionan dos átomos. Pero cuando hablamos
de fusión, generalmente nos referimos a la fusión de dos átomos de un elemento
muy concreto, el hidrógeno, que es la sustancia más abundante del universo. Es
el elemento más ligero de la tabla periódica, y su núcleo consiste en una sola
partícula cargada llamada protón.
Ahora bien, como sucede con cualquier elemento, no existe una forma única del
hidrógeno, sino muchas variedades a las que llamamos isótopos. ¿Qué diferencia
a todas estas variedades entre sí? Ni más ni menos que el número de partículas
sin carga (neutrones) existentes en su núcleo. Un 99,98% de todo el
hidrógeno que hay en el universo carece de neutrones, es la variedad que
llamamos protio, o más habitual y simplemente, hidrógeno a secas. Hay
aproximadamente un 0,02% de hidrógeno que tiene en su núcleo un neutrón
acompañando al protón. Este isótopo se denomina deuterio, del griego deuteros (lo segundo). Con dos neutrones
tenemos el tritio, un isótopo ya muy inestable. Y podemos llegar aún más
lejos, hasta el hidrógeno-4 o el hidrógeno-5, pero son mucho más inestables
todavía y no perduran más que una insignificante fracción de segundo.
Los
isótopos de hidrógeno son interesantes porque se fusionan con mucha mayor
facilidad. Y cuando dos isótopos de hidrógeno, concretamente el deuterio
y el tritio,
se fusionan, el resultado es un elemento diferente: el helio. Pero lo
verdaderamente interesante es que cuando esos isótopos se transmutan de
hidrógeno a helio, liberan una inmensa cantidad de energía. El motivo es que el
elemento, la configuración atómica que conocemos como helio, necesita menos
energía para mantenerse unida que dos configuraciones atómicas de lo que
llamamos hidrógeno. Al producirse la fusión, esa energía debe ir a alguna parte.
En las explosiones nucleares ya sabemos para nuestra desgracia qué es lo que
sucede. El sueño es que pudiéramos aprovechar y canalizar esa energía para
convertirla en útil.
Recordemos
que el deuterio tiene un neutrón y el tritio tiene dos. Ambos sumas tres, pero
el helio resultante sólo tiene dos, así que sobra un neutrón. La energía
liberada se manifiesta en que ese neutrón sobrante sale disparado a gran
velocidad. La idea es generar energía mediante idéntico principio que hace
funcionar las turbinas de vapor: estrellando neutrones contra el agua para
general calor/vapor que impulse las turbinas. Por supuesto, podemos hacer
funcionar las turbinas utilizando, gasolina, carbón, gas o viento por ejemplo. La
energía nuclear convencional de las centrales actuales se produce por fisión,
y aunque resulta barata, entraña riesgos considerables como sabemos por amargas
experiencias. Lo interesante de la energía de fusión es que consumiría
cantidades minúsculas de combustible, un combustible que además es extraordinariamente
abundante. Digamos como mero ejemplo que con el tritio que podría generarse a
partir del litio que hay en la batería de cualquier ordenador portátil, más el
deuterio que contienen unos pocos litros de agua (media bañera), podrían
obtenerse 200.000 kilovatios/hora de energía, la equivalente a la producida con
40 toneladas de carbón.
La
dificultad técnica radica en la llamada barrera de Coulomb, es decir, la
enorme cantidad de energía a escala atómica, necesaria para que dos protones,
que tienen idéntica carga eléctrica y por lo tanto se repelen entre sí, lleguen
a estar lo bastante juntos como para fusionarse. Lo que les permite fusionarse
es lo que llamamos fuerza nuclear fuerte,
que es muy potente en distancias cortas, pero tendría que vencer a la fuerza magnética, que en términos
relativos es mucho mayor, y es la responsable de que dos cargas del mismo signo
se mantengan separadas. En el Sol, como en el núcleo de cualquier estrella, se
están produciendo fusiones nucleares de forma masiva y constante. Ello es
debido al inmenso calor y la enorme presión que tiene lugar en esos núcleos. Cuando
seamos capaces de crear la tecnología necesaria para reproducir lo que ocurre
en las estrellas, habremos solucionado para siempre el problema energético.
Si no somos capaces de aplicar nuevas soluciones, tendremos cada vez nuevos y mayores problemas.
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