Los proyectos innovadores que utilizan superconductores modernos pronto permitirán la fusión termonuclear controlada, dicen algunos optimistas. Los expertos, sin embargo, predicen que la aplicación práctica llevará varias décadas.
¿Por qué es tan difícil?
La energía de fusión se considera una fuente potencial de energía para el futuro. Esta es la energía pura del átomo. Pero, ¿qué es y por qué es tan difícil de lograr? Para empezar, necesitamos entender la diferencia entre la fisión nuclear clásica y la fusión termonuclear.
La fisión del átomo se produce cuando los isótopos radiactivos (uranio o plutonio) se fisionan y se convierten en otros isótopos altamente radiactivos, que luego deben enterrarse o reciclarse.
La reacción de fusión consiste en que dos isótopos de hidrógeno, el deuterio y el tritio, se fusionan en un solo todo, formando helio no tóxico y un solo neutrón, sin producir residuos radiactivos.
Problema de control
Reacciones queocurren en el Sol o en una bomba de hidrógeno: esto es fusión termonuclear, y los ingenieros enfrentan una tarea abrumadora: ¿cómo controlar este proceso en una planta de energía?
Esto es algo en lo que los científicos han estado trabajando desde la década de 1960. Otro reactor de fusión experimental llamado Wendelstein 7-X ha comenzado a funcionar en la ciudad de Greifswald, en el norte de Alemania. Todavía no está diseñado para crear una reacción; es solo un diseño especial que se está probando (un stellarator en lugar de un tokamak).
Plasma de alta energía
Todas las instalaciones termonucleares tienen una característica común: una forma anular. Se basa en la idea de utilizar potentes electroimanes para crear un fuerte campo electromagnético con forma de toro, una cámara de bicicleta inflada.
Este campo electromagnético debe ser tan denso que cuando se calienta en un horno de microondas a un millón de grados centígrados, debe aparecer un plasma en el mismo centro del anillo. Luego se enciende para que pueda comenzar la fusión.
Demostración de posibilidades
En Europa, actualmente se están realizando dos experimentos de este tipo. Uno de ellos es el Wendelstein 7-X, que recientemente generó su primer plasma de helio. El otro es ITER, una enorme instalación de fusión experimental en el sur de Francia que todavía está en construcción y estará lista para funcionar en 2023.
Se supone que en el ITER se producirán reacciones nucleares reales; sin embargo, solo enpor un corto período de tiempo y ciertamente no más de 60 minutos. Este reactor es solo uno de los muchos pasos para hacer realidad la fusión nuclear.
Reactor de fusión: más pequeño y más potente
Recientemente, varios diseñadores han anunciado un nuevo diseño de reactor. Según un grupo de estudiantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts, así como representantes de la empresa de armas Lockheed Martin, la fusión puede llevarse a cabo en instalaciones mucho más potentes y pequeñas que ITER, y están preparados para hacerlo dentro de diez años.
La idea del nuevo diseño es utilizar superconductores modernos de alta temperatura en electroimanes, que exhiben sus propiedades cuando se enfrían con nitrógeno líquido, en lugar de los convencionales, que requieren helio líquido. Una nueva tecnología más flexible permitirá un rediseño completo del reactor.
Klaus Hesch, que está a cargo de la tecnología de fusión nuclear en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe en el suroeste de Alemania, se muestra escéptico. Apoya el uso de nuevos superconductores de alta temperatura para nuevos diseños de reactores. Pero, según él, desarrollar algo en una computadora, teniendo en cuenta las leyes de la física, no es suficiente. Es necesario tener en cuenta los retos que surgen a la hora de poner en práctica una idea.
Ciencia ficción
Según Hesh, el modelo de estudiante del MIT solo muestra la posibilidad de un proyecto. Pero en realidad es mucha ciencia ficción. Proyectosugiere que los graves problemas técnicos de la fusión han sido resueltos. Pero la ciencia moderna no tiene idea de cómo resolverlos.
Uno de esos problemas es la idea de bobinas plegables. Los electroimanes se pueden desmontar para entrar en el anillo que contiene el plasma en el modelo de diseño del MIT.
Esto sería muy útil porque uno podría acceder a los objetos en el sistema interno y reemplazarlos. Pero en realidad, los superconductores están hechos de material cerámico. Cientos de ellos deben entrelazarse de manera sofisticada para formar el campo magnético correcto. Y aquí hay dificultades más fundamentales: las conexiones entre ellos no son tan simples como las conexiones de los cables de cobre. Nadie ha pensado aún en conceptos que ayudarían a resolver tales problemas.
Demasiado calor
La temperatura alta también es un problema. En el núcleo del plasma de fusión, la temperatura alcanzará unos 150 millones de grados centígrados. Este calor extremo permanece en su lugar, justo en el centro del gas ionizado. Pero incluso a su alrededor todavía hace mucho calor: de 500 a 700 grados en la zona del reactor, que es la capa interna de una tubería de metal en la que se "reproduce" el tritio necesario para que se produzca la fusión nuclear
El reactor de fusión tiene un problema aún mayor: la llamada liberación de energía. Es la parte del sistema que recibe el combustible usado, principalmente helio, del proceso de fusión. Primerolos componentes metálicos en los que entra el gas caliente se denominan "desviadores". Puede calentar hasta más de 2000°C.
Problema del desviador
Para que la planta resista estas temperaturas, los ingenieros están tratando de usar el tungsteno metálico que se usa en las antiguas bombillas incandescentes. El punto de fusión del tungsteno es de unos 3000 grados. Pero también hay otras limitaciones.
En ITER, esto se puede hacer, porque el calentamiento no ocurre constantemente. Se supone que el reactor operará solo 1-3% del tiempo. Pero esa no es una opción para una central eléctrica que necesita funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Y, si alguien afirma ser capaz de construir un reactor más pequeño con la misma potencia que el ITER, es seguro decir que no tiene una solución para el problema del desviador.
Planta eléctrica en unas pocas décadas
Sin embargo, los científicos son optimistas sobre el desarrollo de reactores termonucleares, sin embargo, no será tan rápido como predicen algunos entusiastas.
ITER debería demostrar que la fusión controlada puede producir más energía de la que se gastaría en calentar el plasma. El siguiente paso es construir una nueva central eléctrica de demostración híbrida que realmente genere electricidad.
Los ingenieros ya están trabajando en su diseño. Tendrán que aprender del ITER, cuyo lanzamiento está previsto para 2023. Teniendo en cuenta el tiempo necesario para el diseño, la planificación y la construcción, parecees poco probable que la primera planta de energía de fusión se ponga en marcha mucho antes de mediados del siglo XXI.
Fusión fría de Rossi
En 2014, una prueba independiente del reactor E-Cat concluyó que el dispositivo producía un promedio de 2800 vatios de potencia de salida durante un período de 32 días con un consumo de 900 vatios. Esto es más de lo que cualquier reacción química es capaz de aislar. El resultado habla de un gran avance en la fusión termonuclear o de un fraude total. El informe decepcionó a los escépticos, que dudan de que la prueba haya sido verdaderamente independiente y sugieren una posible falsificación de los resultados de la prueba. Otros han estado ocupados descubriendo los "ingredientes secretos" que permiten que la fusión de Rossi reproduzca la tecnología.
¿Rossi es un estafador?
Andrea es imponente. Publica proclamas al mundo en un inglés único en la sección de comentarios de su sitio web, pretenciosamente llamado Journal of Nuclear Physics. Pero sus intentos fallidos anteriores han incluido un proyecto italiano de conversión de residuos en combustible y un generador termoeléctrico. Petroldragon, un proyecto de conversión de residuos en energía, fracasó en parte porque el vertido ilegal de residuos está controlado por el crimen organizado italiano, que ha presentado cargos penales en su contra por violar las normas de gestión de residuos. También creó un dispositivo termoeléctrico para el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., pero durante las pruebas, el dispositivo produjo solo una fracción de la potencia declarada.
Muchos no confían en Rossi, y el editor en jefe del New Energy Times lo llamó sin rodeos un criminal con una serie de proyectos energéticos fallidos a sus espaldas.
Verificación independiente
Rossi firmó un contrato con la empresa estadounidense Industrial Heat para realizar una prueba secreta de un año de duración de una planta de fusión en frío de 1 MW. El dispositivo era un contenedor de envío repleto de docenas de E-Cats. El experimento tenía que ser controlado por un tercero que pudiera confirmar que efectivamente se estaba generando calor. Rossi afirma haber pasado gran parte del año pasado prácticamente viviendo en un contenedor y supervisando las operaciones durante más de 16 horas al día para demostrar la viabilidad comercial del E-Cat.
La prueba finalizó en marzo. Los partidarios de Rossi esperaban ansiosamente el informe de los observadores, esperando la absolución de su héroe. Pero al final obtuvieron una demanda.
Litigio
En una presentación judicial de Florida, Rossi afirma que la prueba fue exitosa y que un árbitro independiente confirmó que el reactor E-Cat produce seis veces más energía de la que consume. También afirmó que Industrial Heat había accedido a pagarle 100 millones de dólares, 11,5 millones de dólares por adelantado después de la prueba de 24 horas (aparentemente por los derechos de licencia para que la empresa pudiera vender la tecnología en los EE. juicio dentro de los 350 días. Rossi acusó a IH de ejecutar un "esquema fraudulento"cuyo propósito era robar su propiedad intelectual. También acusó a la empresa de apropiarse indebidamente de reactores E-Cat, copiar ilegalmente tecnologías y productos innovadores, funcionalidad y diseños, y abusar de una patente sobre su propiedad intelectual.
Mina de oro
En otra parte, Rossi afirma que en una de sus manifestaciones, IH recibió $50-60 millones de inversores y otros $200 millones de China después de una repetición en la que participaron altos funcionarios chinos. Si esto es cierto, entonces hay mucho más que cien millones de dólares en juego. Industrial Heat ha descartado estas afirmaciones como infundadas y se defenderá activamente. Más importante aún, afirma que "trabajó durante más de tres años para confirmar los resultados que Rossi supuestamente logró con su tecnología E-Cat, sin éxito".
IH no cree en el E-Cat, y el New Energy Times no ve ninguna razón para dudarlo. En junio de 2011, un representante de la publicación visitó Italia, entrevistó a Rossi y filmó una demostración de su E-Cat. Un día después, informó sus serias preocupaciones sobre el método de medición de la energía térmica. Después de 6 días, el periodista subió su video a YouTube. Expertos de todo el mundo le enviaron análisis, que se publicaron en julio. Quedó claro que se trataba de un engaño.
Confirmación experimental
Sin embargo, varios investigadores - Alexander Parkhomov de la Universidad de la Amistad de los Pueblos de Rusia y el Proyecto Conmemorativo Martin Fleishman (MFPM) -logró reproducir la fusión termonuclear fría de Rusia. El informe de MFPM se tituló "El fin de la era del carbono está cerca". El motivo de tanta admiración fue el descubrimiento de un estallido de radiación gamma, que no puede explicarse sino por una reacción termonuclear. Según los investigadores, Rossi tiene exactamente lo que dice.
Una receta abierta viable para la fusión en frío podría desencadenar una fiebre del oro de la energía. Se pueden encontrar métodos alternativos para eludir las patentes de Rossi y mantenerlo fuera del negocio energético multimillonario.
Entonces tal vez Rossi preferiría evitar esta confirmación.
