Los cenizos de la fusión

No podía ser de otro modo. Comienzan a aparecer artículos «cenizos» sobre el experimento de fusión divulgado esta semana en el Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de California. Voy a tomar uno como ejemplo, y a desmenuzarlo por orden de objeciones que se me ocurran. Utilizaré este artículo de Ara: «Fusió nuclear: una font d’energia neta i inesgotable? Uhm, potser no tant…» («Fusión nuclear: ¿una fuente de energía limpia e inagotable? Quizá no tanto…»). Disculpad que no traduzca del catalán: creo que es buena idea, para castellanoparlantes, ir olvidándose de esa absurda incomprensión impostada para lo que no deja de ser una lengua hermana. ¡A afilar ese intelecto!

[…] Un guany net d’energia del 54%, efectivament, si només es té en compte el balanç energètic del combustible. La qüestió és que per activar els 192 làsers s’ha fet servir una instal·lació de la mida d’un estadi de bàsquet i s’han xuclat 300 megajoules de la xarxa elèctrica. Globalment, per tant, el balanç energètic és clarament negatiu.

El balance energético es claramente negativo. Se considera positivo si tenemos solo en cuenta la energía entregada por los láseres a la cápsula de combustible frente a la energía liberada en la fusión. Todavía parece más negativo más si consideramos que el área que ocupan los diferentes elementos de la National Ignition Facility, la instalación donde se llevó a cabo el experimento, es superior a una hectárea. Bastante más que un estadio de baloncesto.

Per altra banda, el procés, que ha durat menys d’una deumil·lèsima part d’una milionèsima de segon, és tan complex que la instal·lació només el pot executar 10 vegades cada setmana. Una central de fusió nuclear comercial hauria de sostenir el procés diverses vegades per segon i, també, generar moltíssima més energia de la que cal per fer bullir 10 litres d’aigua. Però, si per aconseguir els 3,15 megajoules cal una instal·lació com un estadi de bàsquet, què farà falta per produir l’energia que necessita una ciutat?

Pues… No. El calor necesario para evaporar un kilo de agua partiendo de temperatura ambiente (pongamos unos 25 °C) es de 2.44 MJ/kg (para mirar esas cosas, la Engineering Toolbox es genial). Es decir, que los 3.15 MJ evaporarían un litro y un tercio, no diez. Ya no es que poder realizar el proceso solo diez veces por semana (¿de dónde ha salido esa cifra?) y no varias veces por segundo condene el resultado. ¡Es aún peor!

[…] La directora del laboratori, Kimberly S. Budil, ha dit que ja no falten 50 anys per a la fusió nuclear viable comercialment, com es deia fins ara, però no ha concretat cap període de temps, de manera que, en realitat, no sembla que el paradigma temporal de la tecnologia hagi canviat gaire.

Efectivamente, el paradigma de «50 años para la fusión comercial» no ha cambiado. Si los responsables del experimento del LLNL no se han atrevido a decir nada al respecto, es porque saben que su base tecnológica es una de las menos apropiadas para desarrollarse en una futura versión comercial. Lo que sí imaginan —e imaginamos con ellos— es que el éxito servirá para espolear, en general, el panorama de la investigación en fusión nuclear.

[…] En realitat, però, en el procés de fusió s’alliberen els neutrons que hi havia en el deuteri i el triti amb una energia capaç d’activar els materials circumdants i tornar-los radioactius. Segons l’Institut Max Planck de física del plasma, una central nuclear de fusió d’una tecnologia lleugerament diferent de l’emprada en aquest experiment produiria en 30 anys entre 60.000 i 160.000 tones de residus radioactius. La radioactivitat d’entre el 30% i el 40% d’aquests materials deixaria de ser perillosa al cap de 50 anys, i al cap de 50 anys més la resta es podria reutilitzar en noves centrals. Tot i que aquesta radioactivitat no és tan intensa com la dels residus de les centrals de fissió actuals, no es pot dir que el procés sigui del tot net.

Mira que me gusta poco tener que hacer ingeniería inversa con las fuentes de los textos. El autor se refiere a esta página del Instituto Max Planck para la Física del Plasma. Es cierto que suele decir que la fusión será una energía limpia, pero no tiene por qué ser así. Los experimentos actuales de fusión producen neutrones. Tantos, que algún aparato relativamente frecuente en laboratorios del ramo se emplea como fuente de neutrones aunque fuera diseñado originalmente como experimento de fusión (fusor de Farnsworth, te estoy mirando a ti).

Los neutrones liberados en el proceso de fusión pueden generar radiactividad inducida por transmutación atómica: un núcleo estable choca contra un neutrón y se convierte en otro inestable. Las cifras que se dan en el artículo son, sin embargo, una aproximación prudente. Por no decir que son completamente inventadas, pese al prestigio de la fuente. No hay forma de saber, hoy, cómo quedará finalmente esta cuestión, que solo puede ser dirimida disponiendo del diseño definitivo y funcional de un reactor de fusión. Fijaos si es compleja la cuestión que para dirimirla se ha establecido un proyecto paralelo a ITER: IFMIF-DONES.

Mención aparte merece que no todas las reacciones de fusión concebibles emiten neutrones. Existen las reacciones aneutrónicas, de las que las más conocidas son

2H + 3He → 4He + p

y

p + 11B → 3 4He

El problema con la primera es que el helio-3 no abunda nada en la Tierra —pero sí en el regolito lunar, que puede interesar minar; ¿habéis visto Moon?—. El problema con la segunda es que requiere temperaturas en la cámara de reacción diez veces mayores que las necesarioas para la reacción deuterio-tritio. Y hablando de deuterio y de tritio…

[…] sempre s’ha dit que l’energia de fusió seria inesgotable. Això podria ser cert per al deuteri. Aproximadament un de cada 5.000 àtoms d’hidrogen de l’aigua dels oceans és deuteri, de manera que es pot considerar abundant. Per això costa «només» 13 dòlars el gram.

El cas del triti és diferent. A la Terra n’hi ha molt poc de natural —20 quilos!— i és tot a l’atmosfera. Per sort, es pot produir a partir del liti […]

El precio del deuterio está sacado de la Wikipedia. Si uno consulta otras fuentes, ve otros precios (como esta, que da a la fecha de este artículo 1.19 dólares el gramo si se compra como agua pesada (D2O) y te encargas tú mismo de la electrólisis). Abaratar el precio del deuterio es más una cuestión de economía de escala que otra cosa: en la Tierra hay miles de kilómetros cúbicos de agua pesada. El tritio, sin embargo, sí que es escasísimo (¡y es radiactivo —sugiero al articulista que refuerce ese dato crucial para incrementar el impacto negativo de su texto!). Pero aparece en las centrales de fisión regularmente como subproducto (poco abundante) de la irradiación del agua de su circuito primario de refrigeración.

También se puede fabricar a partir del litio —y el autor se lanza a una pequeña diatriba sobre lo insegura que es la producción del litio, otro tema favorito de quienes gustan de sembrar dudas sobre la electrificación de la economía—. Pero obvia que es también posible fabricarlo ad hoc durante el proceso de extracción de energía de los neutrones generados por la reacción deuterio-tritio, con lo que un reactor podria generar parte de su propio combustible.

Sigui com sigui, la fusió nuclear no sembla una tecnologia que hagi de solucionar els problemes derivats del sistema energètic actual. Tal com recomana el Grup Intergovernamental d’Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC), si volem mantenir a ratlla les conseqüències de l’escalfament global, ho hauríem de fer amb la tecnologia actual abans del 2050.

Lo que se pretende como un último clavo en el ataúd de la fusión, muerta antes de nacer, es algo completamente cierto: la energía de fusión no nos va a salvar del cambio climático. Me gustaría añadir, sin embargo, que el cambio climático —si no nos arrasa como civilización— va a incrementar nuestras necesidades de energía, fundamentalmente para climatización y potabilización de agua. Habrá eventos climáticos más extremos, más frío y más calor, y las sequías se harán más intensas y duras: cualquier ayuda que podamos reclutar en ese sentido es poca, y la fusión podría ser un activo imprescindible para finales de siglo.

No dejéis de echar un vistazo a mi propia perspectiva sobre el experimento de fusión en ¿Está la fusión nuclear comercial a la vuelta de la esquina? (Naukas) y aquí mismo.

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