FUSIÓN NUCLEAR: ¿LA ENERGÍA DEL FUTURO?
El deterioro ambiental causado por el consumo de hidrocarburos, y
la inseguridad de las actuales centrales nucleares, representan un
problema tan grave como el de asegurar un suministro regular de energía.
Se tiene la firme esperanza que antes de fin de siglo una nueva forma
de energía nuclear proveerá de energía abundante
y libre de problemas que afectan a las centrales fuentes actuales.
La
supervivencia de nuestra civilización depende críticamente
del suministro de energía, siempre y cuando los residuos que
ésta genere y los peligros de su manipulación no constituyan
en sí mismo una amenaza para la vida de nuestro planeta.
En este
sentido la humanidad enfrenta el problema de reemplazar las actuales
fuentes de energía (especialmente los hidrocarburos y la energía
nuclear) por algún nuevo recurso que garantice seguridad y
abundancia en el aprovisionamiento.
Este recurso lo constituye una nueva forma de energía nuclear
basada en la unión o síntesis de los átomos más
livianos que existen en la naturaleza y se denomina Fusión
Nuclear.
En efecto, el principal origen de los residuos nucleares provenientes
de las actuales centrales es la ruptura o fisión de un átomo
pesado y radioactivo. Estos residuos constituyen un problema intrínseco
de la fusión nuclear y permanecen activos por tiempos del orden
de los 10 mil años.
La nueva alternativa denominada Fusión Nuclear, consiste en
unir dos núcleos de hidrógeno (o variedades de hidrógeno
conocidas como Deuterio y Tritio), para dar lugar a un núcleo
de un elemento un poco más pesado como el Helio, que todavía
es muy liviano y que NO es radioactivo.
La Fusión Nuclear ocurre en la naturaleza en el corazón
de las súper novas y estrellas, y es, en definitiva, la fuente
de energía que las mantiene encendidas.
Otro de los grandes problemas generados por la energía nuclear
convencional es la potencial peligrosidad de los reactores, derivada
también de las características propias de la fisión
nuclear. En efecto, en el núcleo de un reactor, el Uranio reacciona
espontáneamente cuando se alcanza una cierta cantidad del mismo
denominada masa crítica. Por lo tanto el reactor debe funcionar
con una masa cercana a la crítica y cuidando (o moderando)
el sistema para que la misma no sea excedida. Si esto sucede se produce
la llamada reacción en cadena y el reactor se transforma en
una bomba atómica.
La Fusión en cambio garantizaría una absoluta seguridad
dado que por sus características, el reactor debe trabajar
forzando a las reacciones nucleares. En este caso, si sucede un accidente,
el reactor simplemente se detendrá. Por último, la Fusión
constituiría una fuente inagotable de energía dada la
gran abundancia de combustible (que se extrae del agua) y de las pequeñas
cantidades que se necesitan (4 miligramos de una mezcla de Deuterio
y Tritio equivalen energéticamente a un barril de petróleo).
Como contrapartida, la Fusión Nuclear requiere una sofisticada
tecnología entre las que se incluyen los láseres más
poderosos que existen; grandes aceleradores de partículas;
imanes superconductores; fuertes campos magnéticos y las más
modernas y veloces computadoras.
Los problemas científicos son de tal magnitud como para considerar
la Fusión como el mayor desafío científico tecnológico
de nuestro siglo. Sin embargo es casi un hecho que, luego de 40 años
de investigaciones en los principales centros del mundo, la factibilidad
científica de la Fusión quedará demostrada en
los próximos años, momento en que se dará comienzo
una carrera por el desarrollo industrial de los nuevos reactores.
De este
modo, a mediados del próximo siglo, la Fusión será
ya una tecnología establecida que garantizará el suministro
mundial de energía limpia y segura.
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Departament
de Física i Enginyeria Nuclear |
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LA
FUSIÓN NUCLEAR
¿Qué
es la fusión nuclear?
La fusión nuclear es una reacción en la que se unen
dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. Este
proceso desprende energía porque el peso del núcleo
pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más
ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía, se
relaciona mediante la fórmula E=mc2 , aunque
el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por átomo
es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía
muy concentrada, en un gramo de materia hay millones de átomos,
con lo que poca cantidad de combustible da mucha energía.
No todas
las reacciones de fusión producen la misma energía,
depende siempre de los núcleos que se unen y de lo productos
de la reacción.
La reacción más fácil de conseguir el la del
deuterio (un protón más un neutrón) y tritio
(un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones
y dos protones) y un neutrón, liberando una energía
de 17,6 MeV. 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.
Tecnología
Esta reacción que se ha descrito antes es la más fácil
de conseguir, pero no quiere decir que sea sencillo lograr energía
de las reacciones de fusión. Para ello se deben unir los núcleos
de dos átomos, el problema radica en que los núcleos
de los átomos están cargados positivamente, con lo que
al acercarse cada vez se repelen con más fuerza. Una posible
solución sería acelerarlos en un acelerador de partículas
y hacerlos chocar entre sí pero se gastaría más
energía en acelerarlos que la que se obtendría con las
reacciones.
Para solucionar este problema se comprimen esferas de combustible
mediante haces de láseres o de partículas teniendo así
la llamada fusión por confinamiento inercial en la que
se obtienen densidades muy elevadas, de manera que los núcleos
están muy cercanos entre ellos, y por efecto túnel se
fusionan dando energía. La
otra forma de producir reacciones de fusión de manera que se
gane energía es calentando el combustible hasta temperaturas
de millones de grados de manera que los choques entre núcleos
sean por agitación térmica, aquí también
se aprovecha el efecto túnel. Como al estar a tan alta temperatura
el combustible se disocia en partículas con cargas positivas
y negativas, éste se puede controlar mediante campos magnéticos,
ésta es la fusión por confinamiento magnético.
Ventajas
de la fusión
La fusión nuclear es un recurso energético potencial
a gran escala, que puede ser muy útil para cubrir el esperado
aumento de demanda de energía a nivel mundial, en el próximo
siglo. Cuenta con grandes ventajas respecto a otros tipos de recursos:
-
Los
combustibles primarios son baratos, abundantes, no radioactivos
y repartidos geográficamente de manera uniforme (el agua
de los lagos y los océanos contiene hidrógeno pesado
suficiente para millones de años, al ritmo actual de consumo
de energía).
-
Sistema
intrínsecamente seguro: el reactor sólo contiene
el combustible para los diez segundos siguientes de operación.
Además el medio ambiente no sufre ninguna agresión:
no hay contaminación atmosférica que provoque la
"lluvia ácida" o el "efecto invernadero".
-
La
radiactividad de la estructura del reactor, producida por los
neutrones emitidos en las reacciones de fusión, puede ser
minimizada escogiendo cuidadosamente los materiales, de baja activación.
Por tanto, no es preciso almacenar los elementos del reactor durante
centenares y millares de años.
Estado
actual
Actualmente se ha producido energía de fusión nuclear
en dos máquinas distintas, el JET (Joint European Torus) de
la Unión Europea en Oxfordshire, y el TFTR (Toroidal Fusion
Thermonuclear Reactor) en Princeton. Los dos son dispositivos de fusión
por confinamiento magnético. Se
ha conseguido sólo en estas máquinas porque son las
únicas que han inyectado tritio a un plasma de deuterio. El
resto de máquinas funciona con plasmas de sólo deuterio
o sólo hidrógeno para investigar en el comportamiento
del plasma a altas temperaturas, pero sin producir fusiones.
Se ha
demostrado la viabilidad científica de la producción
de energía mediante fusión nuclear. El siguiente paso
es construir un reactor que demuestre la viabilidad tecnológica
para producir energía eléctrica a partir de la de fusión.
Este reactor será ITER (International Thermonuclear Experimental
Reactor), actualmente en fase de diseño. Para el diseño
y construcción de este gran reactor se han asociado las diferentes
comunidades de fusión (Rusia, Unión Europea, Japón
y USA) ya que el esfuerzo tecnológico y económico no
puede ser afrontado por un solo país.
Perspectivas
de futuro
La investigación en fusión ha entrado en una fase en
la cual la producción experimental de una potencia de fusión
del orden de un gigavatio es un objetivo realizable. Para progresar
en la investigación y desarrollo de reactores comerciales es
importante cubrir esta etapa. La
envergadura y el coste de este experimento serán similares
a los de cualquier instalación con una potencia de un gigavatio;
el calendario para el estudio, construcción y explotación
será similar al de cualquier megaproyecto. ITER, la siguiente
generación, es una experiencia piloto para Europa y sus socios
en el campo de la fusión por confinamiento magnético.
El espíritu
comunitario alcanzado por esta investigación en Europa desde
hace varias décadas, se ha transmitido al resto del planeta
con la esperanza de poder contar en el próximo siglo con la
fusión termonuclear como fuente de energía necesaria
para la humanidad.
Actualizada
el 16 de marzo de 1998J.
Dies, J. Fontanet, J.M. Fontdecaba F.
Tarrasa, A. Pino, F. Albajar
MEDIO AMBIENTE
La fusión nuclear sería sucia, peligrosa, la opción
más cara y llegaría tarde
27 Sep 2003
Las organizaciones Ecologistas en Acción, Greenpeace, GCTPFNN
(Grop de Cientifics i Tècnics per un Futur No Nuclear) y WISE
(World Information Service Energy) consideran que la apuesta por la
fusión nuclear como solución al problema del cambio
climático es un error político y tecnológico
que provocará un agravamiento de este problema global.
Científicos y ecologistas critican que se apoye una energía
contaminante y peligrosa como la fusión nuclear en detrimento
de las verdaderas soluciones limpias al cambio climático, que
son las energías renovables y las tecnologías de ahorro
y eficiencia de energía, las cuales, al contrario que la fusión
nuclear, han demostrado ya su viabilidad y disponibilidad. La fusión
nuclear sería sucia, peligrosa, la opción más
cara y llegaría tarde, dejándonos indefensos ante un
sistema climático descontrolado La
decisión política de dar prioridad económica
a la fusión nuclear (como demuestran los 13.000 millones de
euros que, como poco, se invertirán en la construcción
y desarrollo del Reactor Experimental de Fusión Nuclear, ITER),
supondrá indudablemente un notable freno en las inversiones
en energías renovables y en tecnologías de eficiencia
energética, únicas alternativas limpias y seguras contra
el cambio climático, tal y como se recoge en el Protocolo de
Kioto.
"De cara al problema del cambio climático la apuesta política
por la fusión nuclear es sin duda un auténtico disparate
y una irresponsabilidad" -declaró Carlos Bravo, responsable
de energía de Greenpeace- "Si alguna vez se lograse demostrar
la viabilidad comercial de la fusión nuclear sería tan
avanzado el siglo XXI que el sistema climático estaría
ya completamente descontrolado".
En efecto, para 2035, año en el que supuestamente, según
los promotores del ITER, se podría haber logrado algún
resultado de este experimento, se prevé que la temperatura
media del planeta haya aumentado en otros 0,4 a 1,5 ºC (dependiendo
de los diferentes modelos climáticos vigentes. El rango se
basa fundamentalmente en cómo evolucionen las emisiones producidas
por el ser humano.) Para 2060, fecha de la hipotética finalización
del primer reactor prototipo comercial (el denominado DEMO) el incremento
estaría ya entre 0,8 y 3,2 ºC.
Comparativa temporal del aumento de temperatura frente a los hipotéticos
avances en fusión nuclear
2035 - Finalización del proyecto ITER
2045 - Inicio de construcción del primer reactor comercial
(DEMO)
2060 - Finalización del primer reactor comercial
2100 - Tecnología disponible para unos pocos países
Aumento de la temperatura media del Planeta
2035 - 0,4 - 1,5ºC
2045 - 0,7 - 2,4ºC
2060 - 0,8 - 3,2ºC
2100 - 1,4 - 5,8ºC
A efectos comparativos, hay que recordar que a lo largo de todo el
siglo XX, de acuerdo a los datos del IPCC (Panel Intergubernamental
sobre Cambio Climático, de Naciones Unidas) la temperatura
media del planeta se incrementó en 0,6 ºC. Este calentamiento
ha sido suficiente para empezar a alterar el clima (sólo hay
que recordar la reciente ola de calor de este verano, o las graves
inundaciones que asolaron Centro Europa el pasado verano), y es sólo
un anticipo de impactos mucho más graves que se han de producir
si no se reducen las emisiones de CO2 drásticamente y con urgencia.
Lo que la humanidad haga desde hoy y durante las primeras décadas
de este siglo será decisivo para determinar el clima que habrá
de soportar el planeta durante los próximos siglos:
"Sería
suicida mantener la dependencia de los combustibles fósiles
hasta una futura e hipotética alternativa de fusión
nuclear" -añadió Bravo.
Por otro lado, al contrario de lo proclamado por sus promotores, la
fusión nuclear no es en modo alguno limpia, ni segura, ni de
bajo coste económico, sino que producirá importantes
cantidades de residuos radiactivos e impactos para el medio ambiente.
De momento se han invertido en ella grandes cantidades de dinero sin
que haya proporcionado rentabilidad alguna. "La
fusión nuclear está tan lejos de ser una energía
limpia y segura como de ser una energía viable" -declaró
Miguel Muñiz, portavoz de Ecologistas en Acción de Cataluña.
Un hipotético reactor de fusión nuclear que pudiera
operar de forma comercial produciría cada año alrededor
de 200 toneladas de residuos radiactivos de baja y media actividad
(que permanecerán radiactivos entre cientos y varios miles
de años), agravando aún más los problemas de
gestión de los residuos generados actualmente por las centrales
nucleares de fisión. Los residuos radiactivos provendrían
de la activación de los materiales del reactor al ser bombardeados
por los neutrones y partículas alfa (núcleos de helio)
que se producen en las reacciones de fusión. Al
mismo tiempo se producirían importantes cantidades de tritio.
Este elemento es un gas radiactivo, emisor altamente activo de partículas
beta cuyos efectos teratogénicos perniciosos para la salud
han sido bien descritos. El tritio puede también formar agua
tritiada, por supuesto radiactiva. Dada la necesidad de agua para
todos los seres vivos, la contaminación de fuentes de agua
por tritio tendría terribles consecuencias.
Un programa comercial de fusión nuclear provocaría sin
duda un fuerte aumento en la concentración de tritio en el
medio ambiente. La
generación de tritio procedente de la fusión nuclear
comercial incrementaría también el riesgo de una proliferación
mundial de armamento nuclear dada la facilidad de desviar este material
para la producción de cabezas nucleares, de las que es un componente
básico.
Finalmente, las asociaciones firmantes de este comunicado denuncian
el enorme derroche que supondrán los casi 13.000 millones de
euros que se invertirán en la construcción y desarrollo
del ITER. El descontrol sobre las inversiones necesarias ha quedado
patente cuando primero se anunció una cantidad de 3.700 millones
de euros en diez años y posteriormente se ha aumentado hasta
4.570 millones de euros. A ello hay que añadir los costes de
operación y mantenimiento, estimados en unos 265 millones de
euros anuales durante los 20 años de vida útil previstos.
Se prevé un periodo de cinco años para el desmantelamiento
de la instalación con un coste de entre 60 y 80 millones euros
anuales, cifra estimativa que previsiblemente será mayor. A
estos costes habría que añadir los algo más de
3.000 millones de euros derivados de inversiones para infraestructuras
(carreteras, servicios, tecnología). "Dado
lo poco que se ha avanzado en fusión nuclear en los últimos
50 años, a pesar de la gran cantidad de dinero invertido en
ella, mucho nos tememos que el ITER será echar más dinero
público al saco roto de la energía nuclear" -añadió
Muñiz.
Fuente: GREENPEACE, ECOLOGISTAS EN ACCIóN, GCTPFNN Y WISE.
EL INFORME "ITER: UN AGUJERO NEGRO EN LA ECONOMíA ENERGÉTICA"
DISPONIBLE EN: WWW.GREENPEACE.ES Y WWW.ECOLOGISTESENACCIO.ORG
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