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La energía nuclear, la “fusión fría” y el método científico

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El mayor reto de supervivencia de la humanidad es la sustentación de la energía necesaria para su manutención y progreso. Para muchos, solo estamos en los albores de un uso razonable de la energía y nos hemos limitado hasta ahora esencialmente a aprovechar la que se almacenó en las entrañas de la tierra por descomposición de seres vivos. Esos seres la habían aprovechado del sol, durante miles de millones de años. Ya se ha comentado esto anteriormente.

Una esperanza de energía útil casi infinita apareció cuando conocimos como es que el sol emite tanta energía y de dónde la obtiene. La teoría de Einstein nos dijo que la masa y la energía tienen equivalencia. Esto se complementó con los descubrimientos de que la tabla periódica de los elementos no es fija, que hay elementos que pueden convertirse en otros mediante el intercambio de mucha energía por cada núcleo atómico. De la misma forma que se había aprendido que un ácido con una base reaccionan y forman nuevos compuestos mediante las llamadas reacciones químicas, se comprendió también que los núcleos de los átomos podían interactuar dando lugar a reacciones nucleares que son mayormente estudiadas por la física. En este tipo de reacciones las cantidades de energía que se intercambian son enormes, comparativamente, y hacen que algunos núcleos de elementos químicos se descompongan naturalmente en otros. También ocurre que los núcleos de dos o más átomos muy energizados pueden interactuar dando lugar a otros elementos químicos diferentes con la consiguiente evolución de más energía. Como resultado, estamos aprendiendo a dominar las reacciones nucleares para imitar al sol y generar nuestra propia energía “in situ”, y hasta para usarla con la increíble finalidad de destruirnos a nosotros mismos con más facilidad y de forma casi instantánea en el caso de una indeseable tercera guerra mundial.

La llamada “fisión nuclear” es la que aprovecha la descomposición de ciertos núcleos y la energía que así se produce. La primera bomba atómica era de fisión y tenía una carga de dinamita o algún similar que al hacerse explotar proporcionaba energía suficiente para activar reacciones de fisión nuclear en depósitos vecinos de ciertos elementos inestables. Una vez que sus primeros núcleos se descompusieron por efecto de la explosión química inicial se produjo tanta, tanta, energía adicional que provocaron la descomposición de todos los restantes muy rápidamente. Y la cantidad de energía generada en un momento fue increíblemente grande. De los resultados de esas cantidades de energías liberadas espontáneamente y sin control nos hablaron los residentes de Hiroshima y Nagasaki. De las consecuencias de haber aprendido a conducir esas reacciones de fisión para el bien de las personas nos pueden hablar muchos habitantes pacíficos en países como Francia. Allí el 75 % de la electricidad que se consume viene de la fisión nuclear controlada y se ahorran unos 3000 millones de euros anualmente por este concepto, según la Wikipedia.

La “fusión nuclear” es otra cosa. Parece ser lo que más ocurre en el sol. Hay tanta energía desatada por reacciones nucleares de fusión en el ambiente solar que los núcleos de elementos ligeros al chocar llegan a recomponerse, generando aún más energía. Se dice que en cada segundo de vida del sol se funden 620 millones de toneladas métricas de núcleos de hidrógeno (protones) para formar núcleos de helio. En estos casos, la reacción produce mucha más energía. También los humanos hemos aprendido a utilizarla aquí en la tierra, pero hasta ahora solo para amenazarnos a nosotros mismos. No existen experiencias de alguien que haya sufrido las consecuencias de una explosión de fusión nuclear, aunque existen muchas bombas de las llamadas de “hidrógeno” o “termonucleares” almacenadas y listas para demostrarnos sus efectos. Las bombas de fusión son más complejas, porque comienzan con la explosión química que activa la fisión de una bomba atómica convencional y solo con esta se logra la energía inicial para la fusión. Pero al final, con menos materia prima de puede producir mucha más energía y también más destrucción y muerte. Son “más eficientes”.

Uno de los objetivos más importantes de la ciencia en los últimos 70 años es el control de la fusión nuclear: poder generar cantidades inmensas de energía fundiendo núcleos ligeros de forma controlada. Se ha avanzado mucho pero no hay aún un horizonte claramente definido.

En 1989 unos conocidos electroquímicos [1] reportaron un resultado que esperanzó a la ciencia. En un experimento con dos electrodos sumergidos en agua “pesada” (formada con deuterio en lugar de hidrógeno) y un catalizador dijeron que habían obtenido cantidades tan grandes de energía que solo podía provenir de la fusión nuclear. Imaginemos el revuelo que ocasionó el artículo, porque eso quería decir que sería posible lograr cantidades cuantiosas de energía, bastante “limpia”, sin gran contaminación ambiental. Tal y como se hace y debe hacerse siempre en la ciencia (y también en muchas otras facetas de la vida), muchos intentaron reproducir estos resultados de forma independiente. Unos dijeron que si, que lo habían reproducido, y otros nunca lo pudieron lograr. Los autores originales dijeron también haber detectado evidencias de reacciones nucleares, pero estas nadie las encontró y al parecer resultó ser un argumento engañoso, intolerable en la ciencia. Esta historia desacreditó entonces a los autores y al resultado en sí mismo. La llamada “fusión fría” resulto en un desastre.

Sin embargo, en una reciente publicación de divulgación científica[2], dos analistas de la ciencia hacen resucitar el tema relatando algunas de sus interioridades, y sobre todo haciéndose la pregunta de ¿qué ocurrió realmente en el laboratorio de la Universidad de Utah donde se reporta el hecho en 1989?

Este es un ejemplo de cómo funciona la ciencia y también de cómo debe pensarse creativamente. ¿Se descubrirá realmente lo que ocurrió con ellos y con algunos otros que dijeron haber reproducido los resultados? ¿Era todo un engaño? Las nuevas ideas deben ser probadas, sobre todo si son polémicas, pero es preferible enfrentar estas pruebas que no tener nuevas ideas que enfrentar. Estas son las que mueven a la humanidad, las que han logrado lo mejor del género humano.

Notas

  1. Fleischmann, M. and S. Pons, Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, 1989. 261(2): p. 301-308.
  2. Krivit, S.B. and M.J. Ravnitzky, It’s Not Cold Fusion… But It’s Something, in Scientific American. 2016, Nature America Inc.: Washington, DC.

Se han publicado 10 comentarios



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  • EL JOSE dijo:

    Gracias profesor, muy interesante, quizas por ser pequeños pensamos que no se nos dará el hacer investigaciones en áreas “fundamentales” como la física, astrofisica etc, lo cual creo es un error, articulos como el suyo depiertan el interés en estos temas

  • manolito1386 dijo:

    El gran problema de la energía nuclear es la gran carga contaminante que deja , muchas Centrales nucleares alrededor del mundo no saben qué hacer con sus desechos radioactivos en la mayoría de los casos las piscinas de los reactores es el lugar donde van a parar, de momento esto es un problema de alcance mundial, la otra parte no me imagino para Cuba una Central Nuclear sería un fenómeno aparte del tremendo peligro que nos traería, ustedes se imaginan uno de nuestros técnicos poniendo un alambre entorchado por la falta de una presilla, ni hablar , o nuestros vecinos dándonos ultimátum para quitarla porque es una amenaza de seguridad nacional en el mejor de los casos no un fenómeno, aprecio su investigación profesor y voto por la energía renovable lejos de la química y lo más alejada posible de la física, algo sano que no acabe con nuestra única y contaminada tierra .

    • Ángel Blanco dijo:

      Estimado monolito1386, la tecnología nuclear, tanto la de fisión cómo la de fusión que nos propone nuestro querido Doctor Luís A. Montero Cabrera, es una tecnología obsoleta, muestra del primitivismo actual de esta Humanidad.
      Ojalá el gobierno y el estado cubanos abandonen definitivamente éstas aventuras y quede en paz la Central de Juraguá.
      No solamente es altamente contaminante, sino potencialmente peligrosa. Lo que nadie incluye en los cálculos económicos es el coste del control y eliminación de los residuos de esta tecnología.
      Lo que tampoco mencionan es que el Sol usa cómo “materia prima” inicial para sus reacciones de fusión partículas elementales de materia llamadas bosones, que a su vez sostienen las reacciones de fisión de elementos pesados que también se producen en nuestro Sol.
      En la Tierra no existen estos bosones (conocidos como fotones) en estado libre, por lo que sería necesario fisionar elementos químicos para obtenerlos, eliminando gran parte de la ganancia que se podría obtener.
      En el núcleo terrestre ocurren las mismas reacciones que en el núcleo solar, que son las que sostienen la gravedad y el campo magnético y la vida en su superficie. Sólo los diferencia la escala y el grosor de la capa “protectora”, que en la Tierra es considerable en comparación con el diámetro del núcleo. En el Sol esta capa se encuentra en estado de plasma, es muy fina y se descompone y recompone localmente constantemente, mediante reacciones sucesivas de fusión y fisión nucleares.
      Muchísimas gracias por su acertada opinión.

  • La Fusta dijo:

    Estimado profesor Montero:
    Tremendo tema has traído al debate; tan trascendente que pudiera ser objeto de un simposio en nuestro país sobre las energías del futuro. Sin embargo, tengo algunas objeciones al tratamiento que le has dado al tema, y como éste es un medio masivo que crea estados de opinión, empezaré por dar la mía aquí.
    En primer lugar, no creo conveniente sembrar miedos ante los avances de la Física Nuclear resaltando su poder destructivo, sino comunicar esperanza en las aplicaciones civiles de esta ciencia, que tantos beneficios ha reportado para la humanidad.
    En particular, las reacciones de fusión nuclear (reacciones termonucleares) que mencionas, son la principal esperanza en lograr para la humanidad una fuente prácticamente inagotable de energía limpia y renovable. Y el horizonte con plantas de este tipo de energía ya se vislumbra, no es tan incierto. Los analistas serios afirman que en Rusia, E.E.U.U., Japón y en la U.E. están muy adelantadas las investigaciones para lograr las temperaturas de muchos millones de grados, necesarias para iniciar y sostener esas reacciones altamente exotérmicas. En otros escenarios como China y Brasil los científicos están ocupados de alguna manera con lo mismo (WNO, 2016)
    Mi preocupación es que Cuba no esté vinculada a estos trabajos y que nos sorprenda un día la noticia de que ya existen las plantas electronucleares de fusión y no tengamos ningún derecho a ese desarrollo porque no nos vinculamos a tiempo a las investigaciones. Martí (y Fidel) nos enseñaron a prever.
    Por otra parte, las reacciones termonucleares no se logran en una probeta. El supuesto resultado de Utah-1989 fue seguramente un fraude, como tantos que ocurren en la ciencia. Un catalizador que pueda vencer las poderosas fuerzas de repulsión entre protones es un ideal comparable al de los alquimistas que querían obtener oro por vía química. Los países y bloques más desarrollados están gastando miles de millones con el objetivo de viabilizar diversas variantes tecnológicas, y no es por gusto.

    World Nuclear Organization, Nuclear Fusion Power, mayo 2016, recuperado de:
    http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/nuclear-fusion-power.aspx en octubre de 2016

  • m&m dijo:

    con el ITER en construccion y teoricamnete funcionando para 2025, y las primeras plantas comerciales para 2050, la fusion nuclear es la esperanza energetica de la humanidad. Su seguridad es enormemente mayor, la cantidad de energia entregada increible, los desechos de menor peligro y muy corta desintegracion, y el combustible, basicamente agua. Con eso, adios al petroleo y carbon para la generación electrica. Solo hay un problema, lo dificil que es hacerlo.

  • RFG dijo:

    Interesante artículo, voy a leerme el nuevo artículo a ver que se cuece en el siempre interesante mundillo de la física nuclear, a lo mejor a “alguien” no le gustó la idea de la energía barata, también apenas 4 0 5 años se habló de otro tipo de fusión fría que ahora no recuerdo. Saludos.

  • Babe Ruth dijo:

    Para Cuba lo negativo seria que sea cierto que tenemos 8 mil millones de barriles de petróleo y que la puesta a punto de esas nuevas forma de generación de energía (debería ser para 2050 más menos) provoque que el petróleo sea casi desechable o que pierda casi todo su valor, con lo cual solo aprovecharíamos los beneficios del petróleo por unos 30 años (si se comenzara cerca de 2020 la extracción).

    Habría que estar al tanto del avance de dichas investigaciones para decidir el ritmo de la extracción y exportación de petróleo. De descubrirse la energía de fusión, tengo entendido que sería tanta que habría para todos a borbotones y esto redefiniría muchas cosas en el planeta. Los países más desarrollados la cobrarían al resto? seguiría el egoísmo capitalista o no quedaría más remedio que estos se sometan a una especie de solidaridad a regañadientes?

    • m&m dijo:

      la fusion nuclear esta descubierta hace casi 100 años

  • Raudel dijo:

    La energía está en todas partes yo pienso que todos los sistemas en el universo buscan contantemente el equilibrio y en ese camino entregan energía, si somos capaces como ya lo hemos hecho de crear uno o varios sistemas en los cuales la energía que usas para desequilibrarlo es menor que la que entrega el sistema para lograr el equilibrio tendremos energia neta solo se debe prever que el impacto medio ambiental sea lo más pequeño posible.

  • Ángel Blanco dijo:

    Estimado Doctor Luís A. Montero Cabrera, siento expresar que me ha decepcionado este artículo por su superficialidad y falta de rigor científico.
    Lo de Utah-1989 no fue un fraude, si bien se precipitaron en sacar conclusiones de un proceso desconocido hasta entonces. Uno de sus autores ya ha fallecido. Sin embargo usted no menciona los logros obtenidos por sus seguidores, Rossi entre otros y varios rusos.
    Tampoco menciona la conferencia de prensa celebrada en Ginebra, Suiza, el 21 de junio de 2016, donde un colectivo de científicos rusos anunciaron al mundo la tecnología industrial de Transmutación de Elementos Químicos mediante una bacteria. Esto es también Síntesis Nuclear Fría aunque no sólo.
    La economía determina la ciencia y la política. Y lo que pretenden es buscar un sustituto barato que les permita vender una mercancía llamada energía eléctrica en grandes volúmenes con un coste inferior para la obtención de Capital.
    Lo cierto es que no son necesarias las tecnologías nucleares para la obtención de energía eléctrica.
    Una simple batería “triple A” es suficiente para arrancar un dispositivo de 5 KW de potencia que suministrará la energía eléctrica necesaria para un hogar medio cubano, sin violar ninguna ley de la naturaleza. Claro está, esto queda fuera de los paradigmas de la “ciencia” actual, que corresponden a la corriente filosófica del idealismo.
    ¿Sabía usted esto?
    ¿Cuándo aplicarán el materialismo dialéctico a la ciencia?
    Muchísimas gracias por su artículo.

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Luis A. Montero Cabrera

Luis A. Montero Cabrera

Es Doctor en Ciencias y miembro titular de la Academia de Ciencias de Cuba. Preside el Consejo Científico de la Universidad de La Habana y es expresidente la Sociedad Cubana de Química (2012 – 2016).

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