Giancarlo Elia Valori*
Los investigadores chinos han dado otro paso importante en el desarrollo de la fuente de energía definitiva para la fusión nuclear.
El 28 de mayo, el Superconductor Experimental Avanzado Tokamak (EAST), conocido como el “sol artificial”, que opera en el Instituto de Ciencia de Materiales en Hefei (Academia China de Ciencias), alcanzó el nuevo límite de la temperatura más alta jamás registrada en el planeta.
Alcanzó ciento veinte millones de grados centígrados, durante un minuto y 51 segundos. EAST también logró mantener una temperatura de 160 millones de grados centígrados durante 20 segundos. Este es un pico más alto que el del núcleo del sol, que puede alcanzar un límite de 15 millones de grados centígrados.
Un tokamak (ruso: toroidal’naja kamera s magnitnymi katushkami: acrónimo ruso de “cámara toroidal con bobinas magnéticas”) es un dispositivo que utiliza un poderoso campo magnético para confinar el plasma en forma de toro. El toro es un dispositivo en forma de anillo en el que un gas caliente y enrarecedor (generalmente hidrógeno, en el estado de plasma) se mantiene cohesivo y alejado de las paredes internas por un campo magnético creado por electroimanes fuera de la cámara. Fue conceptualizado e inventado originalmente en la década de 1950 por el profesor soviético Sadyk Azimovič Azimov (1914-88) y otros en el Instituto Kurčatov en Moscú.
El dispositivo experimental de fusión nuclear de China fue creado en 1998 y se llamaba HT-7U en ese momento. Con el fin de facilitar el pronunciamiento y el recuerdo, además de tener un significado científico preciso para los expertos nacionales y extranjeros, el HT-7U pasó a llamarse oficialmente EAST en octubre de 2003.
En 2006, el proyecto EAST se completó de manera definitiva con mayor calidad. En septiembre-octubre de 2006 y en enero-febrero de 2007, el dispositivo EAST realizó dos depuraciones de descarga y logró con éxito plasmas de alta temperatura, estables, repetitivos y controlables con varias configuraciones magnéticas.
EAST tiene un mecanismo de reacción de fusión nuclear similar al del sol. Su principio de funcionamiento es agregar una pequeña cantidad del deuterio o tritio del isótopo de hidrógeno a la cámara de vacío del dispositivo y generar plasma a través de un principio similar a un transformador, luego aumentar su densidad y temperatura para causar una reacción de fusión, un proceso que genera una enorme energía.
A lo largo de los diez años transcurridos desde su construcción, EAST ha avanzado continuamente en la búsqueda de la fusión nuclear controlable.
En 2009, la primera ronda de pruebas EAST fue exitosa, poniendo así a China a la vanguardia de la investigación de la fusión nuclear. En febrero de 2016, las pruebas de física de EAST hicieron otro gran avance, logrando la duración de temperatura más larga que alcanza los 50 millones de grados.
En 2018, EAST alcanzó una serie de hitos importantes, incluidos 100 millones de grados. Esto significa que la humanidad ha hecho otro gran avance en sus esfuerzos por convertir la fusión nuclear en energía nueva, limpia e inagotable.
La energía es la fuerza impulsora fundamental detrás del funcionamiento de todos los aspectos de la vida. La energía utilizada hoy en día tiene muchas deficiencias y no puede satisfacer plenamente las necesidades humanas, mientras que la energía de fusión nuclear se considera la energía ideal por excelencia.
Según los cálculos, el deuterio contenido en un litro de agua de mar puede producir el equivalente a la energía de 300 litros de gasolina, liberada después de la reacción de fusión nuclear, además del hecho de que el producto no es dañino. Aunque no es una “máquina de movimiento perpetuo”, la fusión nuclear puede proporcionar energía durante mucho tiempo. Como el héroe de Marvel, Iron Man, que puede confiar en el pequeño reactor en su pecho, también se pueden obtener materias primas del agua de mar a un costo extremadamente bajo.
La primera condición para la fusión nuclear es mantener el combustible en el cuarto estado de la materia, después de sólido, líquido y gaseoso, es decir, el estado del plasma.
Cuando la temperatura del plasma alcanza decenas de millones de grados centígrados o incluso cientos de millones de grados, el núcleo atómico puede superar la fuerza repulsiva para llevar a cabo la reacción de polimerización. Junto con una densidad suficiente y un tiempo de confinamiento de energía térmica suficientemente largo, la reacción de fusión nuclear es capaz de continuar de forma constante.
Sin embargo, es particularmente difícil lograr tanto la temperatura de cientos de millones de grados centígrados como el control de confinamiento a largo plazo de la estabilidad del plasma.
Si bien reconocemos que la fusión nuclear es el objetivo final para resolver el problema de la energía futura de la humanidad, existe cooperación y competencia en la investigación internacional.
Una muestra de cooperación es que el 28 de julio de 2020 se celebró en Francia una ceremonia para lanzar el gran proyecto de instalación del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER). El proyecto ITER es ejecutado conjuntamente por China, la República de Corea (Corea del Sur), el Japón, la India, Rusia, la Unión Europea y los Estados Unidos.
El 28 de diciembre de 2020, Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) de Seúl estableció un nuevo límite mundial en ese momento y su ionómero mantuvo una temperatura de más de 100 millones de grados durante 20 segundos.
A principios de 2018, el Centro de Ciencia y Fusión de Plasma del Instituto de Tecnología de Massachusetts había comenzado a diseñar y construir un reactor de fusión compacto robusto asequible con financiación privada más rápido / más pequeño, más avanzado que ITER, con un volumen decenas de veces menor y significativamente reducido en costo. Pero queda por ver si pueden lograr este objetivo. Los investigadores chinos han logrado avances significativos en este campo y han dado otro paso importante hacia la obtención de energía a partir de la fusión nuclear.
En el futuro, si se logra la capacidad de producción y el suministro energético del “sol artificial”, será otra revolución tecnológica que puede promover el progreso social aún más que la revolución industrial que, de hecho, significó el inicio de la contaminación para el planeta y la explotación por parte del capital. Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de la construcción del puerto naval en Júpiter descrito por el escritor chino Liu Cixin en su novela El problema de los tres cuerpos (San Ti), la humanidad está avanzando en el camino hacia la fusión nuclear controlable.
La energía de fusión nuclear tiene ventajas excepcionales en la producción de recursos sin emisiones de carbono, por lo que es limpia y segura. Es una de las fuentes de energía ideales para la humanidad en el futuro, y puede contribuir significativamente a lograr el objetivo de eliminar dicho carbono. Las dos mayores dificultades para generar energía a partir de la fusión nuclear radican en alcanzar regularmente cientos de millones de grados, y en la ignición estable y el control del confinamiento a largo plazo.
Por el momento, múltiples condiciones extremas están altamente integradas y combinadas orgánicamente al mismo tiempo, pero esto es muy difícil y desafiante. Al alcanzar el récord, es la primera vez que el dispositivo EAST ha adoptado tecnologías clave como la primera pared activa totalmente metálica refrigerada por agua, así como el deflector de tungsteno de alto rendimiento y los estados de calentamiento de olas de alta potencia.
En la actualidad, existen más de 200 tecnologías básicas y casi 2.000 patentes en EAST, que reúnen tecnologías de vanguardia como ‘ultra alta temperatura’, ‘ultra-baja temperatura’, ‘ultra-alto vacío’, ‘ultra-fuerte campo magnético’ y ‘ultra-alta corriente’.
La potencia total es de 34 megavatios, lo que equivale a unos 68.000 hornos microondas domésticos que se calientan juntos. Para que coexistan 100 millones de grados centígrados y -269 °C, es necesario utilizar un “vacío ultra alto” con una intensidad de aproximadamente una centésima parte de la milmillonésima parte de la presión atmosférica superficial adecuada para el aislamiento. Con el fin de apoyar este complejo sistema extremo, casi un millón de piezas y componentes trabajan juntos en EAST.
El nuevo récord EAST demuestra aún más la viabilidad de la energía de fusión nuclear y también sienta las bases físicas y de ingeniería para la comercialización.
La energía en la tierra, almacenada en forma de combustibles fósiles, viento, agua o animales y plantas, proviene originalmente del sol. Por ejemplo, los combustibles fósiles evolucionaron a partir de animales y plantas hace millones de años, y su energía proviene en última instancia de la energía solar almacenada por la fotosíntesis de las plantas en la base de la cadena alimentaria. Por lo tanto, independientemente del tipo de energía utilizada por los seres humanos, en última instancia, utilizan la energía solar que proviene de la fusión nuclear.
Si la humanidad pudiera dominar el método para liberar la energía de fusión nuclear de una manera ordenada, sería equivalente a controlar la fuente de energía solar. Por lo tanto, esta es la razón por la que el reactor de fusión nuclear controlable es denominado el “sol artificial”.
* Copresidente del Consejo Asesor Honoris Causa. El Profesor Giancarlo Elia Valori es un eminente economista y empresario italiano. Posee prestigiosas distinciones académicas y órdenes nacionales. Ha dado conferencias sobre asuntos internacionales y economía en las principales universidades del mundo, como la Universidad de Pekín, la Universidad Hebrea de Jerusalén y la Universidad Yeshiva de Nueva York. Actualmente preside el «International World Group», es también presidente honorario de Huawei Italia, asesor económico del gigante chino HNA Group y miembro de la Junta de Ayan-Holding. En 1992 fue nombrado Oficial de la Legión de Honor de la República Francesa, con esta motivación: “Un hombre que puede ver a través de las fronteras para entender el mundo” y en 2002 recibió el título de “Honorable” de la Academia de Ciencias del Instituto de Francia.
Artículo traducido al español por el Equipo de la SAEEG con expresa autorización del autor. Prohibida su reproducción.
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