Fusión nuclear: cómo “copiar al sol” o unir piezas para algo más grande

Con motivo de una novedad que recorrió los principales portales del mundo acerca de la fusión nuclear como forma de generación de energía, EL DIA consultó a dos físicos que trabajan en la Universidad Nacional de La Plata (UNLP), los doctores Leonardo Errico y Osvaldo Civitarese.

“Hace unos días se conoció un anuncio efectuado por el Lawrence National Laboratory de Livermore, Estados Unidos, donde se describía el resultado exitoso de un experimento relacionado con la fusión nuclear”, anticipó el dr. Osvaldo Civitarese (físico teórico, profesor emérito de la UNLP, investigador superior del CONICET y miembro titular de la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales -ANCEFN-).

Lo que sucedió es que, según el anuncio, el laboratorio logró la “ignición de fusión” por primera vez, lo que significa que produjo más energía a partir de la fusión que la energía láser utilizada para producirla. Esto, que fue presentado como un logro, parece un gran avance científico que podría allanar el camino para avances en el futuro de la energía limpia.

Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en California (EEUU)

Para dejar a los que saben, Civitarese explicó: “El procedimiento seguido fue la fabricación de pellets (pequeñas esferitas huecas) de oro que en su interior contenían deuterio y tritio. Estas pelotitas, fueron iluminadas por 200 láseres de alta potencia, que generaron en la superficie una temperatura tres veces mayor a la temperatura del interior del Sol (alrededor de 100 millones de grados), produciendo una implosión por evaporación de la superficie del pellet. Esta implosión (presión hacia adentro) produjo el acercamiento del deuterio y el tritio, tal como ocurre en el Sol, dando lugar a la formación de helio junto a la emisión de un neutrón y radiación gamma”.

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Hasta aquí todo parece de maravilla. Sin embargo, cabe ahondar en el propósito. “Ahora bien, este paso, importante sin duda, abre el camino a la posibilidad de construir un reactor basado en este principio, pero el camino a recorrer es largo aún y se estima en no menos de 40 años el lapso de tiempo necesario para realmente contar con energía producida y controlada mediante este principio”, sumó Civitarese.

En paralelo al desarrollo de técnicas como la del laboratorio de Estados Unidos, en Europa se trabaja en otro método, basado en la producción de fusión por confinamiento magnético. Se trata del proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).

¿DE QUÉ SE TRATA ESTE PROCESO?

Leonardo Errico es un investigador y profesor en la Universidad Nacional de La Plata, también es parte del Grupo de Investigación y Servicios de Radioactividad en Medio Ambiente en la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP y del Instituto de Física La Plata-CONICET; a su vez, es docente en el Departamento de Física de la Casa de estudios local.

Según explicó: “ITER es un experimento científico a gran escala que tiene como objetivo producir un plasma de fusión que tenga diez veces más potencia térmica que la potencia necesaria para calentar el plasma. El reactor experimental de fusión nuclear está basado en el diseño ruso, llamado Tokamak, y diseñado para calentar un plasma de hidrógeno gaseoso hasta 100 millones de grados Celsius”.

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Este proyecto, radicado en el sur de Francia, “actualmente es el más grande del mundo, ya está en una fase avanzada y se están invirtiendo cerca de 25.000 millones de dólares para llevarlo adelante”, agregó.

“Este tipo de proyectos nos los hace un solo estado o país, en general son colaboraciones mundiales. Por caso, en este proyecto trabajan la Unión Europea, los Estados Unidos, China e India (Rusia participó hasta la guerra con Ucrania). Todos trabajan para tratar de lograr demostrar la viabilidad del proyecto y concretarlo a nivel industrial”, expuso Leo, quien trabaja junto a Luciana Montes y Marcela Taylor en el laboratorio de medio ambiente del IFLP.

Los reactores actuales están basados en el proceso de fisión nuclear, donde ciertos núcleos pesados se fragmentan al absorber neutrones y liberan energía. Tal el caso de isotopos del uranio y del plutonio. En la fusión nuclear ocurre lo contrario, los núcleos que reaccionan (deuterio y tritio) forman un núcleo más pesado (helio) y liberan energía. En el caso de la fisión, los fragmentos son altamente contaminantes, mientras que la fusión es una reacción limpia, automantenida.

“La energía producida en el Sol no solo es emitida, sino que parte de ella es reabsorbida manteniéndolo en estado de plasma (forma densa y caliente de la materia, ¡como una sopa de cereal!)”, definió Osvaldo.

Para el procedimiento es necesario el hidrógeno, cuyo núcleo atómico es “el más elemental (y abundante en la naturaleza”, sumó.

En resumidas cuentas, los núcleos están formados por protones y neutrones, y si un átomo de hidrógeno absorbe un neutrón se convierte en deuterio, que a su vez puede absorber otro neutrón y convertirse en tritio. Si un átomo de deuterio se combina con un átomo de tritio, se forma helio y se libera energía. Esta reacción es la que ocurre en el Sol para producir energía y se trata de reproducirla en escala industrial.

“Las ventajas son enormes: energía limpia y prácticamente ilimitada”

Lo cierto es que, tras el anuncio efectuado por el Lawrence National Laboratory de Livermore, hay entusiasmo. “Las ventajas son enormes: energía limpia y prácticamente ilimitada dada la abundancia de hidrogeno en la naturaleza”, consideró Civitarese. Además, agregó que “puede ocurrir lo que ya ocurrió en la historia de la humanidad desde el control del fuego hasta nuestros días. En una vieja serie de ciencia ficción, Viaje a las Estrellas, ya se mostraban naves espaciales impulsadas por luz proveniente de la fusión nuclear”.

Luciana Montes, Leo Errico y Marcela Taylor en el laboratorio de medio ambiente del IFLP

En cuanto a trabajos “más chicos”, Errico comentó que “hay toda una serie de proyectos, y no me refiero a los trabajos de laboratorios, sino a proyectos indirectos. En ese rubro, China desarrolló bastantes y, paralelo a esto, otra serie de proyectos están relacionados con los alrededores como, por caso, el trabajo en materiales que sirvan para los reactores de fusión o que posibiliten el proceso”.

“La escala de productos que se producen es extremadamente baja y no está a nivel industrial. A partir de ahí viene otro reto, que es llevar lo que hacemos en el laboratorio hasta una escala industrial. En el proyecto ITER, se espera que la parte de ensamblaje termine entre 2025 y 2026 y, de ahí, pasar a obtener los primeros resultados, pero hasta llegar a obtener energía pueden tardarse varios años. En efecto, se tratará de ensamblar el reactor y hacer las pruebas para comenzar a obtener los resultados. Sin embargo, inicialmente se va a lograr generar la fusión en tiempos extremadamente cortos, es decir, en milésimas de segundos”, adelantó Errico, antes de ilusionarse.

REFLEXIONES

“En nuestro país se habló de fusión nuclear en 1948, pero se trató de un proyecto disparatado, llevado a cabo por el austríaco Ronald Richter desde entonces hasta 1952, durante la primera presidencia de Juan Domingo Perón. Se desarrolló en la Isla Huemul, ubicada en el Lago Nahuel Huapi, en Río Negro”, comentaron nuestros entrevistados.

“Existe un informe muy interesante de la comisión investigadora del caso Richter, cuyas conclusiones fueron recopiladas por el doctor Mario Mariscotti, físico de la CNEA (Comisión Nacional de Energía Nuclear). Lo positivo de este caso, fue que puso en evidencia que no se puede pensar en desarrollos tecnológicos prescindiendo de bases científicas y técnicas solidas. Tal fue la motivación que llevo a la creación de la CNEA”, agregó Civitarese.

En ese sentido, Osvaldo problematizó: “¿Qué dice esto del papel de la ciencia básica en el avance de la civilización? ¿Se podría haber logrado este objetivo apelando a recursos oratorios, demagógicos o mágicos? ¿Podrían los modernos alquimistas lograr este avance recurriendo a soluciones mágicas? ¿Se podría lograr este avance destinando cero recursos a la investigación y fundamentalmente a la formación de investigadores? ¿Puede hoy una sociedad, un país, prescindir del conocimiento como generador de riqueza?”.

Osvaldo Civitarese

“¿Porque siempre hablamos de avances producidos en los países desarrollados? ¿Qué significa desarrollo sino capacidad de innovación sobre la base del rigor científico y tecnológico? La Argentina ya pasó por épocas oscurantistas en materia científica (caso Richter). El panorama es un poco distinto hoy, pero el papel asignado al conocimiento en nuestra sociedad no es el deseable. Seguimos siendo un país cuyo futuro quedo atrás sin concretarse como debiera, a pesar de algunos ejemplos de continuidad en las metas propuestas (como es el caso de la CNEA -Comisión Nacional de Energía Atómica- y unos pocos otros organismos del Estado)”, concluyó Civitarese.

LA INVESTIGACIÓN EN ARGENTINA

En Argentina, un grupo de investigadores está trabajando en diferentes líneas vinculadas a la fusión nuclear. Como se expuso, este es un campo de investigación que busca replicar el mecanismo con el que el Sol producir energía para generar electricidad de manera limpia y sostenible.

“Hasta llegar a obtener energía pueden tardarse varios años”, adelantaron

Entre los científicos involucrados en estos proyectos se encuentran Ricardo Farengo, jefe del Grupo de Fusión, y Fabiana Gennari, jefa del Departamento de Fisicoquímica de Materiales, ambos del Centro Atómico Bariloche (CAB), y Horacio Corti, del Departamento de Física de la Materia Condensada del Centro Atómico Constituyentes (CAC), dos instituciones pertenecientes a la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).

Estos investigadores están trabajando en diferentes aspectos relacionados con la fusión nuclear, desde el estudio de los procesos físicos involucrados hasta el desarrollo de tecnologías para la generación de energía. Aunque todavía hay muchos desafíos por superar, los avances en este campo son prometedores y podrían contribuir a la búsqueda de fuentes de energía limpias y sostenibles para el futuro.

En resumen, la investigación en fusión nuclear en Argentina avanza gracias al trabajo de un grupo de científicos dedicados que buscan contribuir al desarrollo de esta tecnología prometedora. A medida que se surjan avances en este campo, es posible que se vean cada vez más aplicaciones prácticas de la fusión nuclear en el futuro.

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