• De diversos cerámicos de litio
se busca obtener tritio, que junto con el deuterio, constituye
la materia prima para generarla mediante ese tipo de reacción
Cada minuto, hora, día que pasa, las
fuentes tradicionales de energía, es decir, los combustibles
fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón,
se agotan. De ahí que la fusión nuclear se perfile como
una de las opciones más viables para resolver, en el futuro,
la crisis energética mundial.
Aunque el desarrollo de la tecnología
para replicar a gran escala la misma reacción que genera energía
en el Sol todavía está en sus primeras fases, científicos
de todo el mundo, entre ellos Heriberto Pfeiffer Perea, del Instituto
de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, ya trabajan para
hacer realidad ese sueño.
El objetivo es fusionar dos átomos
que produzcan un elemento que no sea contaminante y, a la vez, que
esa fusión nuclear genere una gran cantidad de energía.
De este modo, la propuesta a nivel mundial
es llevar a cabo, en un reactor nuclear, la fusión del deuterio
(²H) y el tritio (³H), ambos isótopos del hidrógeno,
porque esta reacción generaría una gran cantidad de
energía, helio y un neutrón.
“Por cada fusión se generarían
más de 17 megaelectron-volts. La gran diferencia es que, para
ello, se requerirían menos de cinco gramos de deuterio y tritio,
mientras que para obtener esa misma cantidad de energía por
medio de una combustión contaminante se necesita casi una tonelada
de carbón”, detalló.
En la Tierra existe suficiente deuterio (una
parte de él por seis mil 500 partes de hidrógeno) para
abastecer durante varios miles de años los reactores de fusión
nuclear.
El tritio, en cambio, es prácticamente
inexistente en forma natural: sólo hay una porción por
10²º partes de hidrógeno.
“Por eso hay que producirlo artificialmente,
y la forma más viable es a través de una fuente de litio.
Los primeros estudios para obtenerlo, realizados entre 1970 y 1979,
se enfocaron en este último y sus aleaciones metálicas;
sin embargo, éstas se descartaron por sus altos índices
de corrosión”, indicó.
Cerámicos de litio
Desde 1980, científicos de todo el
mundo han trabajado con diversos cerámicos de litio, bajo la
condición de que, además de producir tritio, presenten
ciertas propiedades, como estabilidad fisicoquímica a altas
temperaturas, compatibilidad con otro tipo de materiales estructurales
y una adecuada transferencia de calor.
Algunos de los más estudiados son
el óxido de litio, los aluminatos de litio, los silicatos de
litio y los zirconatos de litio.
En su laboratorio del IIM, Pfeiffer Perea
ha producido, por distintos métodos de síntesis, varios
materiales cerámicos, como los aluminatos, los silicatos y
los silicozirconatos de litio, que se pueden probar en la producción
de tritio.
Precisamente, con su tesis doctoral sobre
síntesis, caracterización y evaluación de propiedades
de esos cerámicos generadores de tritio, el investigador universitario
ganó en el 2001 la distinción otorgada por el Instituto
de Investigaciones en Materiales de la UNAM a la mejor tesis doctoral
en Ciencia de Ingeniería de Materiales.
En la reacción de fusión nuclear
propuesta, los productos obtenidos serían helio (un gas inerte)
y un neutrón, que se utilizaría para irradiar el litio
y, consecuentemente, obtener tritio.
En efecto, si un átomo de 6Li (uno
de los dos isótopos naturales del litio, con una abundancia
natural de casi siete por ciento) es irradiado con neutrones, genera
una reacción de fisión nuclear en la que se produce
tritio (combustible de los reactores de fusión nuclear) y nuevamente
helio.
“Por lo tanto, un reactor de fusión
nuclear produciría tritio a partir de litio, pero no desechos
radioactivos”, explicó.
Un sol en la Tierra
¿Qué falta para que se abra
la posibilidad de generar energía mediante esa vía alterna
que es la fusión nuclear?
“Antes que nada se debe resolver el
problema que implica el contenedor de un reactor de fusión
nuclear; aún no sabemos cómo contener un sol, una reacción
solar, dentro del planeta”, reconoció Pfeiffer Perea.
Para ello, se han propuesto diferentes sistemas
que utilizarían campos electromagnéticos o distintos
tipos de rayos láser. Sin embargo, con la tecnología
disponible actualmente aún no es posible edificar un reactor
de esa naturaleza.
“En una conferencia mundial, un especialista
sostuvo que si hoy en día se quisiera construir un reactor
de fusión nuclear en algún punto del planeta, sus instalaciones
tendrían que ser del tamaño de la ciudad de Ámsterdam,
Holanda. Ello significa que todavía es imposible, desde el
punto de vista tecnológico, construirlo”, apuntó.
Todos los reactores nucleares que hay en
el mundo, incluso el de Laguna Verde en México, y los de Estados
Unidos, Francia o Japón, son de fisión nuclear. En ellos,
se utilizan elementos pesados como el uranio; al fisionarse sus átomos,
se producen grandes cantidades de desechos radiactivos.
En un reactor de fusión nuclear, en
cambio, se trataría de unir átomos y, en principio,
no se producirían residuos. Esa sería una gran ventaja.
“Para tener un reactor de fusión
nuclear, o lo que es lo mismo, un sol aquí, en el planeta,
falta aún mucho trabajo relacionado no sólo con el contenedor
y la producción de tritio, sino también con todos los
sistemas alternativos y de control”.
Reactores nucleares del futuro
En el futuro, los reactores de fusión
nuclear podrían resolver los problemas cada vez más
apremiantes de abastecimiento de energía eléctrica.
Los indicadores actuales muestran que, dentro
de 40 ó 50 años, el costo de la energía eléctrica
limpia generada a partir de la fusión nuclear será comparable
con el costo de la energía eléctrica producida hoy en
los reactores de fisión nuclear, o a partir de los combustibles
fósiles como el petróleo, el gas natural o el carbón.
Para que funcione, un reactor de fusión
nuclear de tres mil megawatts necesitará 500 gramos de tritio
por hora. Por consiguiente, los materiales cerámicos de litio
productores de tritio deberán ser tan eficientes como sea posible.
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