Sendas Mentales

La crisis energética es tan real como la intolerancia a la lactosa y la gastritis que gran parte de la población actual padece. Una gran alternativa es la energía nuclear, que luego de lo que pasó en Japón, ha sido satanizada, no sin ciertos argumentos válidos.

La actual energía nuclear dominada, es la fisión nuclear. Consiste en aprovechar la energía que se libera al separar átomos pesados (e.g. Uranio, Plutonio) en elementos más ligeros, liberando energía en el proceso y como resultado de reacciones en cadena.

Es como lo que pasa al abrir un juego de billar o de boliche. Se espera que la bola lanzada saque volando a todas las demás bolas/pinos. Esa bola original no puede moverlos a todos, pero si se le pega a la que está en la punta ésta golpeará a las dos de atrás y éstas dos a las que tiene detrás de si y así sucesivamente. A nivel atómico es una reacción que se puede mantener por si misma, por lo que para evitar que se salga de control se usan unas barras de control, que están hechas de un elemento que absorbe los neutrones que andan rompiéndole su mandarina en gajos a los átomos que tiene cerca. La imagen de abajo y una buena explicación están aquí:

El moderador a menudo es agua. Es como un conjunto de átomos ebrios en un concierto de ska. Todos contra todos.

A pesar de los accidentes que ha habido, se puede decir que la fisión está dominada, sólo que deja como resultado residuos radioactivos que tardan muchos años en decaer su radiactividad (tanto que esos resíduos se pueden usar para producir armas nucleares), además de que los estándares de construcción y seguridad de éstas plantas deben ser muy elevados para evitar daño biológico.

Por otro lado la fusión nuclear pudiera ser una respuesta mucho más amigable. Es el proceso opuesto y las estrellas la logran de manera natural. Parten de átomos ligeros (como el Hidrógeno) para conformar elementos más pesados (como Helio), liberando energía en el proceso.

La reacción más fácil de conseguir usa dos isótopos de Hidrógeno (Ambos tienen 1 protón, pero diferente cantidad de neutrones); éstos son el deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón. Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción, usando Litio (Párrafo tomado de aquí). Esta reacción genera radiactividad, pero menos que la actual fisión nuclear

Para que la fusión se lleve acabo, el combustible debe estar en estado de plasma y para evitar que el plasma (en éste estado los núcleos atómicos se han separado de sus electrones, adquiriendo carga positiva), que se revuelve como chinicuil en comal  a una temperatura de unos 100 millones de grados Kelvin (6 veces más caliente que el corazón del sol) vuelva cenizas todo lo que lo rodea, se ha recurrido a hacerlo levitar con poderosos campos magnéticos, que a menudo sólo se logran con el uso de superconductividad (que merece su propio post). Esas temperaturas en el caso del sol se alcanzan gracias a la compresión que imprime su masa y gravedad. También se ejerce una gran presión para fusionar los átomos, se fuerza a los átomos a estar tan cerca que les sea imposible evitar golpearse y fusionarse, característico del estado de plasma. Nosotros tenemos que conformarnos con calentar los combustibles con lásers por ejemplo y presionarlos con potentes campos electromagnéticos o láseres, lo cual consume mucha energía... porque básicamente hay que controlar un pequeño sol.

Los tipos de combustibles, mientras más pesados (a nivel atómico) requieren temperaturas mucho más brutales para operar, pero en algunos de ésos casos no generan partículas radiactivas, También hay varios tipos de reactores. La imagen de abajo resulta muy útil:

Ahhhhh pues del mismo modo que lo hacen los actuales reactores de fisión nuclear: ambas reacciones generan electricidad de manera indirecta, a través del calor, que es la forma más aprovechable de energía que se desprende de las reacciones nucleares (otra sería luz, por ejemplo). El calor se puede usar para calentar algún fluido que servirá para calentar agua a través de un generador de vapor, y ese vapor es llevado a una turbina a vapor para hacerla girar, la turbina está conectada mecánicamente a un generador eléctrico que producirá electricidad gracias a la inducción electromagnética que el movimiento giratorio origina. En el caso de ambos tipos de reacciones nucleares no se generan Gases de Efecto Invernadero. Sin embargo, la fusión no implica reacciones en cadena que pudieran salir de control y la cantidad de combustible necesario es mucho menor en comparación con el requerido para la fisión, además de que las reacciones no son taaan radiactivas como los de la fisión, no servirían para fabricar bombas.

Aunque se tiene más de medio siglo experimentando con la fusión, los modelos actuales aún están en fase de demostración; buscan la mejor manera de controlar las condiciones tan extremas que se requieren para que las fusiones nucleares ocurran sin riesgos. Al ser así no son muy escalables por ahora. También se usa más energía para que las fusiones nucleares sucedan que la que generan las mismas, pero falta mucho por investigar y toda tecnología se topa con ese tipo de barreras en sus albores.

¿Qué es lo más prometedor a la fecha?

El ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) es el experimento en el que más interés se ha postrado. Los socios que lo conforman son la Unión Europea, Japón, Estados Unidos, Corea del Sur, la India, Rusia y China. Se esta construyendo en Francia y se espera que este operativo hacia finales del 2020, pero aún así seguirá siendo un experimento, después de eso pasarán bastantes años antes de que haya plantas comerciales de fusión nuclear. Usará el modelo de confinamiento magnético Tokamak (el de foma de donita).

Hasta el momento todo es posible. Los Tokamak son a la fecha, la tecnología más favorecida de fusión nuclear, pero nada garantiza que en 100 años sea el modelo que logre controlar la fusión nuclear, o tal vez si. Por el momento habrá que vivir con la incógnita.

De lo que si estoy seguro es de que ésta tecnología será una importante parte de la matriz energética cuando se logre dominar. Debemos verlo como pasó con la energía hidroeléctrica a finales del siglo XIX, era novedosa y tenía muchas áreas de mejora, pero hoy en día está dominada y es una importante fuente de generación eléctrica. Al final la crisis energética/climática que vivimos no se va a solucionar con una tecnología, sino con la suma de varias tecnologías ambientalmente amigables.