EL PROBLEMA ENERGÉTICO (FUSIÓN NUCLEAR)

Casi todo el mundo conoce (ha oído hablar o leído algo sobre ella) a Marie Curie. En una época donde la ciencia prácticamente estaba vetada para las mujeres, esta francesa de origen polaco (Varsovia 1867) se dio a conocer gracias al descubrimiento de la radiactividad, logrando dos premios Alfred Nobel por ello . El de Física en 1903 y el de Química en 1911.

Junto con su marido (Pierre), fueron pioneros en el estudio de los elementos radiactivos Radio y Polonio (Por aquel entonces ya se conocía que el Uranio emitía radiaciones  y los rayos X habían sido descubiertos por Wilhem Rontgen) y ambos sentarían las bases de estudio del fenómeno que conocemos como radiactividad. Esto es, la liberación de energía de un núcleo atómico en descomposición.  Su contribución científica fue tal que se la conoce como "la madre de la física moderna" 

Sin embargo, sería otra mujer quien descubriría la mayor o más relevante  aplicación práctica del fenómeno radiactividad, al menos hasta nuestros días. Se trata de Lise Meitner, y hablamos de la Fisión nuclear. A Meitner, austriaca de origen judio (Viena 1878)  se la considera la madre de la bomba atómica por sus descubrimientos en la materia, pero en honor a la verdad, hay que decir que ella nunca quiso participar en ningún experimento relacionado. De hecho, ni siquiera quiso hacerlo en el proyecto Manhattan en colaboración con el bando aliado. Hay que decir que le toco vivir la segunda guerra mundial en el bando nazi, por lo que siendo judia tuvo que escapar para poder salvar su vida.

Ni que decir tiene que los mayores logros o avances científicos se suelen dar en la industria militar. La explicación es bien sencilla. Se considera un sector estratégico y se destinan gran cantidad de recursos. Es cuestión de tiempo que aparezcan otras aplicaciones de las que se acabe aprovechando la sociedad civil, pero inicialmente, el principal empujón para desarrollar una nueva tecnología o descubrir nuevos materiales, viene dado desde el campo militar, y los avances que se dieron en física nuclear en la primera mitad del siglo XX fueron patrocinados por las grandes potencias de la época en su afán de ser los primeros en conseguir la bomba atómica.

Por desgracia, a Meitner no se le hizo justicia. A diferencia de Marie Curie, nunca se la valoró y reconoció del mismo modo que a la primera, pero sin duda, sus logros y descubrimientos están, como poco, al nivel de los de Madamme Curie.

Para terminar con el proyecto Manhattan, decir que Estados Unidos se adelantó a todos y cambió el curso de la guerra con el lanzamiento de sus dos primeras bombas nucleares. "Litle Boy" sobre Hiroshima el 06 de agosto de 1945  y "Fat Man" sobre Nagasaki el 09 de agosto de ese mismo año. La primera era una bomba de Uranio y 16 Kilotones de potencia nominal,  mientras que la segunda era una bomba de plutonio y 25 Kilotones de potencia. Para que nos hagamos una idea, un Kilotón es la energía liberada por la explosión de mil toneladas de TNT.

Afortunadamente, aquellas bombas no estaban muy desarrolladas y la eficiencia de las explosiones fue muy reducida. De hecho, se calcula que el material fisionado no alcanzó ni tan siquiera un 2 % del total, afortunadamente, porque así con todo causaron estragos provocando la rendición inmediata del imperio Japonés.

Pero ¿Qué es la fisión nuclear? Sabemos que toda la materia está compuesta por moléculas, y estas, a su vez, son uniones de átomos que son las porciones más pequeñas en que podemos dividir la materia manteniendo sus propiedades químicas. Así,  podemos clasificar la materia en elementos puros, que forman la tabla periódica, y elementos compuestos, que son la mayoría de los materiales que nos rodean en nuestra vida cotidiana.

Pues bien, si nos centramos en los elementos puros, hay átomos cuyos núcleos son muy estables y difíciles de romper, pero los hay que son todo lo contrario. Se trata de aquellos elementos que conocemos como sustancias radiactivas, y que si somos capaces de dividirlos en átomos más pequeños mediante la ruptura del núcleo original, conseguimos la liberación de una gran cantidad de energía.

El primer problema de este proceso es que se inicia una reacción en cadena que hay que saber controlar si queremos aprovechar este fenómeno físico y que el proceso no termine en desgracia. El segundo problema es que el material residual, los nuevos átomos, son tremendamente inestables y peligrosos para los seres vivos, y lo pueden ser por hasta miles de años, por lo que hay que tratarlos adecuadamente.

Pese a los problemas anteriores, la fisión nuclear se ha mostrado como la forma de generación de energía más eficiente y barata de todas las conocidas, y si bien es cierto que existe un riesgo potencial de contaminación radiactiva (Chernobyl, Fukushima...) y hay que gestionar los residuos de forma correcta, en cierto modo se la puede considerar una energía limpia a diferencia de aquellas cuya fuente son los combustibles de origen fósil (Carbón, Gas y Petroleo) y que vierten al medio ambiente gases contaminantes.

Pero los tiempos cambian. Nuestro planeta soporta cada vez un mayor número de habitantes y nuestras necesidades energéticas son cada vez mayores. Tratamos de mejorar la eficiencia de nuestros medios de transporte, de los procesos industriales, la habitabilidad de nuestros hogares, etc, etc, pero no es suficiente. Nuestra demanda energética aumenta, y por más empeño que pongamos no somos capaces de cubrir esas necesidades con las fuentes de origen renovable. La hidráulica tiene como límite la capacidad de los embalses y eso si llueve y disponemos de suficiente capacidad. La eólica depende de la meteorología y hoy por hoy no somos capaces de almacenar su producción. La solar, tanto térmica como fotovoltaica, se muestran como opciones cada vez más interesantes y se están desarrollando, pero son insuficientes. La geotérmica no es posible en la mayor parte del mundo. Se puede utilizar en zonas de origen volcánico. Hay otras fuentes como la mareomotriz, pero están en fase experimental. Necesitamos echar mano de las fuentes de origen fósil, pero sus yacimientos son limitados y además son procesos altamente contaminantes. Es cierto que hace años que se habla del fin de las reservas de gas y petróleo, pero se siguen descubriendo nuevos yacimientos o se desarrollan nuevas tecnologías que permiten aprovechar otros de difícil acceso cuya explotación no era viable años atrás.

Sin embargo, hay otra fuente de energía "teóricamente" inagotable, y con una capacidad de generación de energía extraordinaria. Estamos hablando de la FUSIÓN nuclear. Un ejemplo de este proceso lo tenemos encima de nuestras cabezas. Todos los días podemos mirar al cielo y ver como desde el centro de nuestro sistema planetario, una estrella  a la que llamamos Sol nos manda una ración energética (constante solar) a la atmósfera de 1.630 w/m2. 

A diferencia de la Fisión nuclear, donde la división del átomo se consigue "bombardeando" el núcleo con neutrones, iniciando una reacción en cadena que hay que controlar, en la Fusión nuclear lo que hacemos es obtener núcleos más pesados con la unión de dos núcleos más ligeros. Concretamente, se suelen utilizar núcleos de Deuterio y Tritio (Isótopos de Hidrógeno estables que se encuentran en la naturaleza) para obtener un átomo de Helio y conseguir la liberación de un neutrón y una gran cantidad de energía. Pero aunque el balance energético final sea la obtención de una gran cantidad de energía neta. inicialmente y para poner en marcha el proceso es necesario un gran aporte energético. Necesitamos llevar la materia a un nuevo estado (conocemos los estados gaseoso, líquido y sólido) Se trata del estado plasmático, un estado fluido parecido al estado gaseoso, pero donde las partículas subatómicas que forman los núcleos dejan de estar unidas, por lo que interactuando sobre ellas podemos "recolocarlas" creando nuevos átomos de sustancias diferentes. 

No es un concepto sencillo de entender. Aquí toman mucha relevancia las fuerzas electromagnéticas y hablamos de varios tipos de plasma, pero se trata de un estado "puente" que necesitamos para poder llevar a cabo nuestro proceso y donde se alcanzan temperaturas elevadísimas difíciles de conseguir.

Hace años que los estudios teóricos apuntan a que la Fusión nuclear será la energía del futuro, pero todavía tenemos que sortear no pocos problemas técnicos para los cuales todavía no hemos desarrollado las tecnologías necesarias. Sin embargo, hace unos días se dio a conocer que una colaboración entre una empresa privada con capital de Bill Gates y Jeff Bezos, en colaboración con el prestigioso MIT (Massachusetts Institute of Technology) habían  anunciado que en 2025 dispondrían del primer reactor comercial de Fusión nuclear. Sería una noticia fantástica en caso de confirmarse, pero con estos señores detrás del proyecto, pienso que es más un deseo que una realidad. Lo que me cuesta entender es que el MIT como institución se preste a hacer este tipo de afirmaciones si no tiene algo tangible que invite al optimismo, por lo que supongo que para esa fecha estaremos bastante cerca del objetivo.

Lo realmente importante es que hay una carrera por llegar los primeros a esta fuente de energía. Quien lo consiga se llevará el premio extra porque se beneficiará doblemente (prestigio y dinero) y en todas las carreras, los participantes marchan a su máxima velocidad para tratar de llegar lo antes posible. 

Estamos viviendo una nueva revolución de naturaleza tecnológica (se trata de la cuarta), y puede que no seamos del todo conscientes porque lo hacemos en tiempo real. El problema, como de costumbre, es la adaptación. Toda revolución implica cambios importantes, y esos cambios los veremos de una u otra forma en función de como nos vayan las cosas. Aunque la revolución sea tecnológica, también será industrial y tendrá una componente social. Como he dicho en otras ocasiones, soy optimista por naturaleza, así que quiero pensar que estamos a punto de terminar un ciclo y comenzar otro que sin duda debería ser mejor...