Energía estelar al alcance de la mano
Sentarse a observar el cielo en una noche
despejada puede conmovernos y llevar nuestra imaginación hasta límites
insospechados. Una pareja de enamorados podría comentar lo romántico que es estar
sentados bajo un cielo estrellado, mientras sienten que navegan en un mar de
luciérnagas. Un padre podría enseñarle a su hijo dónde está la Osa Menor , o el Cinturón
de Orión para decirle que ya vienen los Reyes Magos. Algunos soñadores incluso
podrían imaginarse atravesando el universo en naves intergalácticas a la
velocidad de la luz. Pero ciertamente es poco común oír a alguien comentar “mira todos esos reactores fusionando núcleos atómicos, imagina la cantidad de
elementos que se están creando en su interior”.
Las
luces del universo
La mayoría de los
elementos de la tabla periódica se originan en las estrellas, donde se acumula
la energía suficiente para que los núcleos de dos átomos pequeños, como el
hidrógeno, se fusionen y formen átomos más grandes, como el helio. A este proceso
se le llama Fusión Nuclear y es el responsable de que las estrellas brillen.
Todo comienza en el
origen mismo de las estrellas. Dentro de las nebulosas (nubes de gas y polvo en
el espacio), existen algunas partículas más masivas que otras, las cuales, por
efecto de la fuerza de gravedad, atraen a las partículas menores.
Como las burbujas
de jabón que flotan sobre el agua, los cúmulos grandes atraen a los pequeños,
hasta que se forman grandes masas de espuma, o en el caso de las nebulosas,
acumulaciones de polvo y gas. A medida que estas crecen, la atracción
gravitacional que ejercen se incrementa y aumenta la presión en sus núcleos.
La fuerza con que
los átomos están siendo comprimidos en el centro de estos cúmulos es muy
grande, y genera temperaturas tan altas que los átomos se desarman y los
electrones comienzan a desplazarse libres, mientras los núcleos quedan
“desnudos”. A este estado de electrones y núcleos disociados, moviéndose y
chocando unos con otros, se le llama plasma.
La energía del
plasma sigue aumentando por efecto de la gravedad y de los continuos choques
entre partículas, hasta que los núcleos colisionan con tal fuerza que se
fusionan. En ese momento se dice que el plasma entra en combustión, y se
empiezan a formar nuevos elementos. La energía resultante se libera en forma de
luz, calor y otros tipos de radiación que forman el viento solar. Dicho de otro
modo, “ha nacido una estrella”.
Estrellas
en miniatura
Las primeras
reacciones de Fusión Nuclear que el hombre provocó ocurrieron en estallidos de
bombas nucleares. Estos eventos no ocurrieron en condiciones controladas, pero
la gran cantidad de energía que produjeron motivó a los físicos a analizar este
fenómeno en instalaciones adecuadas y sin el riesgo de volar medio continente
por los aires.
No
es fácil domar a un sol
Para obtener reacciones de fusión nuclear se
tiene que recrear lo que pasa en las estrellas, es decir, generar plasma y una
gran cantidad de energía para hacerlo entrar en combustión. Una
forma de lograr esto es el método es el de “confinamiento magnético”, que
funciona haciendo que un gas circule por una cámara en forma de dona, mientras
enormes magnetos lo comprimen en un haz delgado. Este aparato llamado Tokamak,
comienza a elevar la temperatura para que aumente la fuerza con que los núcleos
chocan y producir así el plasma. Con este método se han logrado reacciones de fusión
largas y estables, pero no se ha alcanzado la energía necesaria para que un
plasma entre plenamente en combustión. Además, la energía que se necesita para
iniciar el proceso es mayor que la que se obtiene de la reacción.
Siete
socios (La Unión Europea ,
Corea del Sur, China, India, Japón, Rusia y Estados Unidos) están construyendo
el proyecto ITER en Cadarache, Francia, en el que se planea generar 10 veces
más energía mediante reacciones de fusión que la que se emplea en calentar el
plasma. Se planea que ITER inicie operaciones hacia el 2020. Simultáneamente se
han empezado a trabajar el proyecto denominado DEMO, en el que por primera vez
se planea contribuir con energía para la red eléctrica.
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)es un Tokamak que se está contruyendo en Francia con fondos de una colaboración internacional |
También existe el método de “confinamiento inercial”, el cual consiste en sellar la sustancia que se convertirá en plasma dentro de una cápsula con superficie volátil. Posteriormente, se bombardea la cápsula en varios puntos con rayos láser. Cuando el material de la cubierta reacciona, la explosión comprime el combustible hacia el centro, como lo haría la fuerza de gravedad en las estrellas. Esto lo transforma en un plasma, que posteriormente entra en combustión. Recientemente se han hecho avances en la producción de energía utilizando este método en
Estos experimentos
aún se enfocan en comprender el comportamiento de los plasmas en combustión,
por lo que es muy pronto para decir cuando, o incluso si sería posible utilizar
la Fusión Nuclear
para generar energía de manera comercial, pero podría ser que en el futuro lleguemos
a tener pequeñas estrellas como corazones palpitantes de nuestras ciudades.
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