{"id":25696,"date":"2021-12-17T10:01:44","date_gmt":"2021-12-17T16:01:44","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=25696"},"modified":"2021-12-17T10:01:44","modified_gmt":"2021-12-17T16:01:44","slug":"que-es-el-sol-artificial-y-como-podria-cambiar-la-produccion-energetica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/energias-alternas\/que-es-el-sol-artificial-y-como-podria-cambiar-la-produccion-energetica\/","title":{"rendered":"Qu\u00e9 es el “sol artificial” y c\u00f3mo podr\u00eda cambiar la producci\u00f3n energ\u00e9tica"},"content":{"rendered":"
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Lo llaman\u00a0sol artificial<\/strong>\u00a0porque es la misma fuente de energ\u00eda que utiliza nuestra estrella m\u00e1s cercana. Es uno de los\u00a0avances de la ciencia<\/a>\u00a0m\u00e1s prometedores y responde al nombre t\u00e9cnico de\u00a0fusi\u00f3n nuclear<\/strong>:\u00a0una energ\u00eda pr\u00e1cticamente limpia<\/a>\u00a0que las grandes potencias llevan persiguiendo durante d\u00e9cadas. Tanto es as\u00ed que hace cincuenta a\u00f1os se dec\u00eda que solo quedaban cincuenta para lograrlo\u2026<\/span><\/p>\n

Parece, no obstante, que ya estamos m\u00e1s cerca. Entre otras cosas porque China acaba de batir el r\u00e9cord de reacci\u00f3n de fusi\u00f3n nuclear m\u00e1s prolongada: 120 millones de grados Celsius durante 101 segundos.<\/span><\/p>\n

En este art\u00edculo hablaremos de:<\/span><\/p>\n

\"Nanotexture<\/a><\/span><\/p>\n

Qu\u00e9 es la fusi\u00f3n nuclear o el sol artificial<\/span><\/h2>\n

Antes de nada, procederemos a explicar\u00a0de qu\u00e9 va exactamente la fusi\u00f3n nuclear<\/strong>. Las centrales nucleares convencionales funcionan liberando energ\u00eda a partir de la fisi\u00f3n. Es decir, \u201crompiendo\u201d \u00e1tomos. As\u00ed, se utiliza uranio enriquecido bombardeado con neutrones para iniciar una reacci\u00f3n nuclear en cadena.<\/span><\/p>\n

Estas centrales llevan operando m\u00e1s de medio siglo. Concretamente, la primera central nuclear conectada a la red el\u00e9ctrica\u00a0se inaugur\u00f3 en la URSS en 1954<\/a>. Sin embargo, tal como nos mostr\u00f3 la serie sobre la cat\u00e1strofe nuclear de Chern\u00f3bil, no est\u00e1n exentas de riesgos.<\/span><\/p>\n

Por un lado, tenemos las\u00a0reacciones en cadena descontroladas<\/strong>. Si bien sus consecuencias son catastr\u00f3ficas, este tipo de eventos es extremadamente an\u00f3malo. El verdadero problema de la fisi\u00f3n nuclear reside en los residuos generados, que pueden mantener una\u00a0radiactividad peligrosa durante siglos<\/strong>.<\/span><\/p>\n

En cambio, la fusi\u00f3n nuclear o sol artificial ofrece la posibilidad de\u00a0generar energ\u00eda de forma segura<\/strong>\u00a0y sin apenas residuos. Debido a su reducida huella de carbono, podr\u00eda ser una herramienta formidable contra el\u00a0cambio clim\u00e1tico<\/a>.<\/span><\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo se logra? Fundamentalmente,\u00a0uniendo dos n\u00facleos ligeros en uno solo pesado someti\u00e9ndolos a gran presi\u00f3n y temperaturas muy elevadas<\/strong>. Esta reacci\u00f3n tambi\u00e9n libera energ\u00eda debido a que el n\u00facleo resultante tiene menos masa que los dos iniciales por separado.<\/span><\/p>\n

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\u201cEl deuterio presente en un litro de agua de mar puede producir la energ\u00eda equivalente a trescientos litros de petr\u00f3leo.\u201d<\/span><\/h4>\n
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Normalmente, el combustible utilizado para crear un sol artificial se basa en\u00a0is\u00f3topos de deuterio y tritio<\/strong>. El deuterio puede extraerse del agua de mar, mientras que el tritio se obtiene del litio. Ambos elementos son muy abundantes en t\u00e9rminos absolutos y pr\u00e1cticamente infinitos en comparaci\u00f3n con el uranio. Por ejemplo, el deuterio presente en un litro de agua de mar puede\u00a0producir la energ\u00eda equivalente a trescientos litros de petr\u00f3leo<\/strong>.<\/span><\/p>\n

Para hacerse una idea de la energ\u00eda liberada en un proceso de fusi\u00f3n, basta con se\u00f1alar que unos pocos gramos de combustible pueden producir un terajulio: suficiente para\u00a0cubrir las necesidades de energ\u00eda de una persona<\/strong>\u00a0en un pa\u00eds desarrollado durante seis a\u00f1os.<\/span><\/p>\n

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\u00bfGENERA LA FUSI\u00d3N NUCLEAR RESIDUOS RADIACTIVOS?<\/span><\/h3>\n

La reacci\u00f3n de fusi\u00f3n tambi\u00e9n genera residuos. En su mayor parte se trata de helio, un gas inerte. No obstante, tambi\u00e9n se produce una peque\u00f1a cantidad de residuos radiactivos derivados del tritio.<\/span><\/p>\n

Por suerte, decaen mucho antes que sus equivalentes en la fisi\u00f3n. Concretamente, pueden\u00a0reutilizarse o reciclarse<\/strong>\u00a0en menos de cien a\u00f1os.<\/span><\/p>\n

Por otro lado, los flujos de neutrones generados en el proceso de fusi\u00f3n pueden afectar a los materiales circundantes, que en ausencia de protecci\u00f3n se vuelven gradualmente radiactivos. As\u00ed, el blindaje de las estructuras de los reactores ser\u00e1 otro aspecto de crucial importancia. \u00a0<\/span><\/p>\n

C\u00f3mo funciona un sol artificial<\/span><\/h2>\n

De acuerdo, ya tenemos nuestro combustible de tritio y deuterio, as\u00ed como el principio b\u00e1sico de funcionamiento. Pero\u00a0\u00bfc\u00f3mo se lleva a cabo el proceso exactamente?<\/strong>\u00a0Bien, aqu\u00ed, cuando se pasa de la teor\u00eda a la pr\u00e1ctica, comienzan los escollos.<\/span><\/p>\n

Tal como hemos adelantado, es preciso aplicar una presi\u00f3n y una temperatura muy elevadas. Lo suficiente para que el combustible se convierta en un plasma extremadamente caliente. Los \u00e1tomos deben\u00a0colisionar entre s\u00ed a una temperatura de al menos cien millones de grados Celsius\u00a0<\/strong>y, a la vez,\u00a0con una presi\u00f3n suficiente para acercarlos tanto como para que la fuerza de atracci\u00f3n nuclear supere a la repulsi\u00f3n el\u00e9ctrica<\/strong>.<\/span><\/p>\n

Por establecer un tosco paralelismo, ser\u00eda como\u00a0vencer la repulsi\u00f3n de dos imanes<\/strong>\u00a0con la misma polaridad hasta lograr pegarlos con un adhesivo.<\/span><\/p>\n

Para conseguir estas condiciones extremas se recurre a campos magn\u00e9ticos y poderosos rayos l\u00e1ser que se concentran sobre el combustible. Una vez alcanzado el estado de plasma ultracaliente hay que seguir a\u00f1adiendo combustible y, a la vez, lograr\u00a0contener la elevada emisi\u00f3n de calor<\/strong>\u00a0sin destruir el reactor.<\/span><\/p>\n

Por supuesto, no existe ning\u00fan material capaz de soportar cien millones de grados Celsius sin fundirse instant\u00e1neamente. Y ah\u00ed es donde entra en juego el\u00a0confinamiento del plasma<\/strong>, que se alcanza por medio de distintos tipos de reactores detallados al final del art\u00edculo.<\/span><\/p>\n

\u00daltimos avances en fusi\u00f3n nuclear<\/span><\/h2>\n

Tal como adelant\u00e1bamos al comienzo, uno de los\u00a0\u00faltimos avances en fusi\u00f3n nuclear<\/strong>\u00a0ha tenido a China como protagonista.<\/span><\/p>\n

En mayo de 2021, los investigadores del Southwestern Institute of Physics (SWIP<\/a>) en Chengdu, China, anunciaron que su reactor HL-2M hab\u00eda batido todos los r\u00e9cords en pruebas de fusi\u00f3n nuclear.<\/span><\/p>\n

Si bien es un proceso complejo, el mayor reto no es la fusi\u00f3n en s\u00ed, ya que son numerosos los reactores que la han logrado durante los \u00faltimos a\u00f1os. El verdadero desaf\u00edo\u00a0es mantenerla en el tiempo<\/strong>: pocos han conseguido ir m\u00e1s all\u00e1 de unos segundos.<\/span><\/p>\n

Y ah\u00ed es donde los cient\u00edficos del SWIP se han colgado la medalla: han alcanzado temperaturas de\u00a0150 millones de grados Celsius durante 101 segundos<\/strong>. La plusmarca anterior, en manos de Corea del Sur, era de 20 segundos.<\/span><\/p>\n

Este reactor, de tipo tokamak, se ha bautizado como \u201csol artificial\u201d, aunque en realidad su temperatura es\u00a0diez veces mayor que la del n\u00facleo del sol<\/strong>. Ahora todas las miradas se concentran en la mayor apuesta internacional: el\u00a0ITER<\/a>. Este gigantesco proyecto en el que participan 35 pa\u00edses acaba de completar su\u00a0primera fase de construcci\u00f3n<\/strong>. Si todo sale bien, el reactor final ser\u00e1 capaz de generar 500 MW all\u00e1 por el a\u00f1o 2035.<\/span><\/p>\n

Cu\u00e1les son los reactores de fusi\u00f3n m\u00e1s habituales<\/span><\/h2>\n

Al igual que el HL-2M, el ITER es un reactor de tipo tokamak, uno de los m\u00faltiples dise\u00f1os que se est\u00e1n probando en estos momentos. La clasificaci\u00f3n de reactores de fusi\u00f3n viene definida principalmente por los\u00a0tipos de confinamiento del plasma y la forma de calentarlo<\/strong>. Tal como indica la\u00a0Asociaci\u00f3n Nuclear Internacional<\/a>, se podr\u00edan mencionar las siguientes tecnolog\u00edas de fusi\u00f3n:<\/span><\/p>\n