sábado, 24 de octubre de 2009

Una tercera vía a la fusión nuclear: la fusión aneutrónica.


La búsqueda de la panacea energética, la fusión nuclear, no puede ser abandonada así como así. Por ello, algunos se gastan miles de millones de euros de los contribuyentes en máquinas enormes que, piensan, son la mejor manera de generar las temperaturas y presiones necesarias para persuadir a los núcleos atómicos de que se fundan entre sí. Otros todavía le dan vueltas a la idea de la llamada “fusión fría”, y juguetean con aparatos llenos de electrodos hechos de materiales exóticos y electrolitos que contienen isótopos aún más raros.

Poca gente sabe sin embargo que puede que exista una tercera vía. El dispositivo experimental de Eric Lerner y su equipo de Lawrenceville Plasma Physics no se puede decir que quepa en lo alto de una mesa (tiene unos dos metros de lado) pero tampoco cuesta una barbaridad de dinero (ronda el medio millón de euros). También es cierto que no ha conseguido la fusión, todavía. Pero el 20 de octubre anunció que había alcanzado lo que sería el campo base en una escalada al Everest.

La máquina de Lerner se llama dispositivo de fusión por concentración de plasma denso. Funciona almacenando carga en condensadores y descargando después la electricidad acumulada rápidamente a través de electrodos introducidos en un gas que se mantiene a baja presión. Los electrodos están dispuestos como un ánodo (cargado positivamente) en el centro, rodeado de cátodos (cargados negativamente) más pequeños.

Cuando los condensadores se descargan, los electrones fluyen a través del gas, “golpeando” los electrones de los átomos del gas y arrancándolos de éstos, transformando de esta manera el gas en un plasma. Comprimiendo este plasma usando campos electromagnéticos, Lerner y sus colegas han creado un plasmoide, que es una pequeña burbuja de plasma que se puede hacer que esté lo suficientemente caliente como para iniciar ciertas formas de fusión. Según la teoría, los núcleos en el plasmoide se moverían tan rápido que cuando chocan entre sí vencerían la repulsión electrostática mutua y se fusionarían. Si, por supuesto, fuesen el tipo de núcleo apropiado.

Para la prueba, Lerner usó deuterio, un isótopo pesado del hidrógeno, como gas. Este es el combustible propuesto para los grandes reactores de fusión como el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER, por sus siglas en inglés) que, con un coste de más de 10.000 millones de euros, se está construyendo en Cadarache (Francia), o la Instalación Nacional de Ignición, de 3.000 millones de euros, en construcción en Livermore (EE.UU.). Sin embargo no es el objetivo de Lerner usar deuterio como combustible. Hay un truco. Y es que, si bien se parte de protones y el producto final es helio, lo que tiene lugar no es técnicamente una fusión (esto es lo que permite que el aparato sea tan compacto). Más bien es una forma de fisión nuclear. La fisión normal implica romper un núcleo de uranio o plutonio golpeándolo con neutrones. En la reacción que propone Lerner se romperían átomos de boro golpeándolos con protones (los núcleos de los átomos de hidrógeno). Este proceso se conoce, perversamente, como fusión aneutrónica. El nombre viene porque, de hecho, los núcleos de boro e hidrógeno realmente se fusionan [véase la imagen, cortesía de Torulf/Focus Fusion Society], pero el producto se rompe inmediatamente en tres núcleos de helio (p + 11B -> 3 4He) liberando en el proceso una enorme cantidad de energía.

Una diferencia importante con las reacciones que se pretenden llevar a cabo en los grandes reactores, es que en esta no se liberan neutrones. Desde el punto de vista de la generación de energía, esto es bueno. Dado que los neutrones no tienen carga eléctrica tienden a escapar del aparato, llevándose la energía con ellos. Los núcleos de helio tienen carga positiva, por lo que es más fácil dominarlos usando un campo electromagnético con objeto de despojarlos de su energía. Ello también significa que no pueden dañar las paredes del aparato, ya que no las traspasan, haciendo la operación menos radioactiva o, lo que es lo mismo, más segura.

Los plasmoides que ha conseguido el equipo de Lerner por ahora no son lo suficientemente calientes como para sustentar una fusión aneutrónica. Pero el principio de funcionamiento ha sido probado. Si consigue llevar su máquina hasta el punto de reventar átomos de boro, habrá conseguido algo que será una revolución tecnológica.


8 comentarios:

Antonio dijo...

Genial el post, muy divulgativo.

César dijo...

Muchas gracias, muy amable.

Manuel dijo...

Buen post.

Otro proyecto muy interesante que planea hacer experimentos de fusión aneutrónica con P + B11 es el Polywell.

In June 2009, the US Navy confirmed that contracts were now in existence for the funding and construction of WB-8, the next Polywell prototype. This device will have an eightfold increase in magnetic field strength compared to previous WB series devices, with the expectation of higher performance. Of particular importance within the Navy contract announcing these developments is the proposal that ...based on the results of WB8 testing, and the availability of government funds the contractor shall develop a WB machine (WB8.1) which incorporates the knowledge and improvements gained in WB8. It is expected that higher ion drive capabilities will be added, and that a “PB11” reaction will be demonstrated.

In September 2009, the US Department of Defense announced further funding of $7,855,504 for Energy Matter Conversion Corp for research, analysis, development, and testing in support of the Plan Plasma Fusion (Polywell) Project. Efforts under this Recovery Act award will validate the basic physics of the Plasma Fusion (Polywell) concept, as well as provide the Navy with data for potential applications of polywell fusion. The project is expected to be completed by April 2011

Inspirado por la presentación que dió Brussard en Google hay un tipo que está intentando construir por su cuenta un Polywell y lo cuenta todo en su blog.

pseudonimo dijo...

Sería interesante conocer las energías para romper el nucleo del Boro. Y la cantidad de energía devuelta. Así se puede calcular el rendimiento energetico del sistema.

¿Es facil obtener Boro?

Anónimo dijo...

Hace poco vi un documento sobre un chaval que por poco dinero (en el trastero de su casa) había construido un 'reactor' donde usaba el mismo método para hacer una fusión. Literalmente, zarandeaba al elemento (deuterio, tritio) con una zurraspa de voltios al estilo de un viejo y vulgar motor de explosión.

@ivalladt dijo...

Fascinante. Compartido en mi Facebook.

César dijo...

@pseudonimo:

El isótopo que se usa, el boro 11, aparte de que se encuentra en la naturaleza, es un subproducto en los reactores de fisión nuclear. Obtener boro elemental no es fácil, pero el método ya lo usa la industria nuclear actual.

El protón tiene que tener del orden de 500 KeV para obtener 8.700 KeV.

@ivalladt

Un honor tenerle por aquí, don Ismael. Muchas gracias.

Adrián I. dijo...

Hola, muy buena entrada ;)
La verdad no sabía de esta alternativa.
Me parece excelente que la hayas publicado, gracias.
Saludos.