Máquinas MHD
Estas máquinas que nos salvarán
o nos destruirán
11 de junio de 2006
Me gustaría contarles una historia que está escribiéndose ante nuestros ojos. Algo acaba de nacer, de llorar en las entrañas de la máquina Z de Sandia, un laboratorio de Nuevo México. El niño dio su primer grito en mayo de 2005. Salió de repente de las entrañas del vacío.
Hace medio siglo que los hombres persiguen el espejismo de la fusión. Mientras que el demonio de la fisión se había dejado dominar relativamente fácilmente; a principios de los años cuarenta, dando lugar a la primera bomba atómica que explotó en Alamogordo, en Estados Unidos
La explosión de la primera bomba atómica, en Alamogordo
el segundo hijo de los hombres, el hijo prometeico, no emergió sino como hijo del primero. Tan pronto como los hombres supieron que podían liberar la fantástica energía que se ocultaba en el interior de la materia misma, consideraron la posibilidad de implementar reacciones no de fisión, sino de fusión.
Al principio los "atómicos", los "físicos nucleares", como se los llamó posteriormente, eran simples químicos (como el descubridor del átomo, el neozelandés Ernest Rutherford). Para un químico, la fisión no es otra cosa que una reacción de disociación, fuertemente exoenergética, que pone en marcha un proceso de autocatálisis. El uranio 235 solo espera disociarse en fragmentos de masas comparables, liberando al paso algunos neutrones. Son estos los que, golpeando los núcleos vecinos, desencadenan el fuego de la "reacción en cadena", siempre que la cantidad de átomos reunidos sea suficientemente grande para que estos neutrones puedan colisionar con otro núcleo de 235. En lugar de masa crítica, debería hablarse de volumen crítico. Ver
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Después de explotar la inestabilidad del uranio 235, que existe en estado de trazas (0,7 %) en el mineral natural de uranio 238, otro "isótopo" de este elemento, los hombres explotaron la de plutonio 239, un elemento que, esta vez, no existía en la naturaleza pero podía ser fabricado dopando uranio 238 haciéndole capturar un "neutrón rápido" emitido durante la fisión de un U235. El plutonio también es "fisible", posee una "masa crítica" y se presta a la fabricación de bombas. Fue esta segunda bomba la que fue "experimentada" en Nagasaki, Japón.
Siempre con el ojo del químico, la fusión parecía mucho más a las reacciones químicas comunes que conocíamos. A la izquierda de los "productos de reacción". A la derecha, el resultado de la reacción en cuestión. Esquemáticamente
A combinado con B da C más energía
La reacción de fusión que se produce a la temperatura más baja es aquella que involucra dos isótopos de hidrógeno: el deuterio y el tritio (constituyendo lo que se llama hidrógeno pesado), el segundo teniendo el defecto de ser inestable, "radiactivo" (vida útil: 12 años). Esta temperatura es de cien millones de grados. Los estadounidenses intentaron desencadenar esta reacción utilizando los rayos X producidos por la explosión de una bomba de fisión, colocando simplemente una mezcla de deuterio-tritio "al lado" de una bomba "A", de fisión. Esta experiencia recibió el nombre de "Greenhouse", la "invernadero". El hidrógeno tenía la desventaja de tener que presentarse en forma condensada, líquida, es decir, a muy baja temperatura. Dotada de una gran instalación anexa de criogenia, esta primera "bomba H" no era por tanto operativa.
Existía otra reacción que permitía utilizar un explosivo presentándose en estado sólido: el hidruro de litio LiH. Pero la temperatura a implementar era cinco veces más alta: 500 millones de grados en lugar de cien. En Rusia, el joven Andrei Sakharov tuvo la idea de colocar la (pequeña) bomba de fisión en el foco de un elipsoide que tomaba la forma de un huevo alargado, de una cáscara hueca que actuaba como reflector, con respecto a los rayos X. Todos los ópticos del mundo sabían esto desde hace siglos. Colocando una fuente de radiación en el primer foco de esta superficie elipsoidal, esta concentra dicha radiación en el segundo foco. Bastaba por tanto colocar el extremo de una carga de hidruro de litio con forma de "pan de azúcar".
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Montaje de Sakharov-Teller-Ulam
En Estados Unidos dos jóvenes investigadores judíos, el primero de origen ucraniano, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
el segundo de nacionalidad húngara, Edward Teller, tuvieron en el mismo momento esta idea que los anglosajones calificaron de "technically sweet".
Edward Teller en 1958, que sirvió de modelo al personaje del "Doctor Locura"
y que llamaba cariñosamente a la bomba H "my baby" ("mi bebé")
(citamos simplemente para memoria el sentido del humor bastante dudoso de algunos científicos autores de obras que tratan sobre el nacimiento de tales armas, uno de ellos, Antoine Schwerer, dio el título "Acompañado de mi bomba" a su propio libro, publicado en 1990 (120 páginas))
Antoine Schwerer: "Acompañado de mi bomba" ...
Los estadounidenses eligieron primero experimentar la bomba "de hidrógeno", funcionando a 100 millones de grados, con una mezcla de deuterio-tritio. Pero, a la sorpresa general, los soviéticos saltaron esta etapa, gracias a los cálculos realizados por Andrei Sakharov y pusieron en marcha las primeras "bombas secas", cuya carga presentaba forma sólida: hidruro de litio. Una bomba que era por tanto inmediatamente operativa. Esta repentina ventaja de las fuerzas del "bloque oriental" dio inicio a una carrera armamentística absolutamente desenfrenada.
En este punto, el lector debe recordar este "mejor de mezcla" litio 6 + hidrógeno 1 que produce dos núcleos de helio 4 y ... sin neutrones. Esta "bomba H" es así "no contaminante". Lamentablemente, si algún día los terrícolas sufren sus efectos, probablemente no tendrán tiempo de disfrutar de este efecto. Si las "bombas H" son tan "contaminantes" es principalmente debido a la carga de fisión que les sirve de detonador y a "la activación" del reflector en "uranio enriquecido", compuesto por uranio 238. Este, al absorber un neutrón emitido por la reacción de fusión, se transforma en plutonio 239 que se fisiona a su vez. Se obtiene así el arma más horrible que haya salido alguna vez de la imaginación de los hombres, la bomba "FFF" (fisión - fusión - fisión), la más rica en caídas radioactivas.
Mientras que los militares trabajaban en el desarrollo de sus bombas, los civiles, por su parte, intentaron encender una mezcla de deuterio-tritio en cámaras de forma toroidal, los "tokamaks", inventados por el ruso Artsimovitch (¡qué imaginativos son los rusos, definitivamente ...).
La mayoría de los lectores ahora conocen el esquema de estas máquinas donde la mezcla gaseosa, llevada a muy alta temperatura, está "confinada magnéticamente", es decir, en el centro de un bobinado que tiene la forma de un toro (o hoy más exactamente la forma de la letra "D", girando alrededor de un eje. Esta idea es el núcleo de esta catedral para ingenieros que lleva un nombre: ITER.
La máquina ITER
En la ilustración de arriba se distingue, e...