ITER:
una
experiencia a 15 millones de euros
El
reactor de fusión: peligroso
Litio
más agua = explosión
El
16
de mayo de 2011, una delegación del Parlamento Europeo visitó el hotel
del Rey René, en Aix-en-Provence, donde escuchó varias presentaciones
realizadas por los responsables del proyecto ITER. Yo pude entregar a
la parlamentaria Michele Rivasi 40 ejemplares de una memoria que había
impreso en mi casa y que representa una versión resumida de lo que
van a leer a continuación. La parlamentaria los distribuyó entre el
resto de los enviados del Parlamento Europeo.
Aproximadamente
200 manifestantes antinucleares se habían concentrado delante del
hotel. Eran pocos, considerando lo que está en juego, y yo era el
único científico, e incluso el único ingeniero o técnico. Los
manifestantes eran los típicos antinucleares de base.
Cierto
que personas como yo se despertaron tras la advertencia representada
por los sucesos de Fukushima. Pero esta toma de conciencia, en mi caso,
de lo mortal que puede ser la energía nuclear es definitiva. Simplemente
nunca me había hecho esa pregunta. En el pasado, los activistas de
primera hora sufrieron en sus propias carnes los golpes de la policía,
las granadas lacrimógenas o las granadas defensivas que causaron la
muerte de Michalon, manifestante contra la instalación de los
sobregeneradores de Creys-Malville el 31 de julio de 1977, quien
recibió una de estas granadas en el pecho, donde explotó.
Hoy
en día aún hay gente que se encadena a las vías del tren por donde
pasan los convoyes que transportan residuos radiactivos al
"centro de reproceso de la Hague" (de hecho se trata de un centro de
extracción de plutonio con el que se fabrica el combustible nuclear
francés MOX, que se utiliza en 20 reactores en Francia, el reactor
número 3 de Fukushima, y que Francia vende al extranjero). Los
encadenados son generalmente desalojados brutalmente, muchos resultan
heridos, y luchan por que nosotros y nuestros hijos disfrutemos de
salud y escapemos a los intereses lucrativos de los nucleópatas.
La
caravana mortal debe pasar, a cualquier precio.
Reconozco
que me da vergüenza haber reaccionado tan tarde y me da ganas de
vomitar al no ver a ninguno de mis colegas científicos o ingenieros
unirse a esta protesta legítima. La toma de conciencia del peligro
absurdo de la energía nuclear se está produciendo en este momento,
estimulada por la catástrofe de Fukushima, y a pesar del
"blackout"
por
parte de los medios de comunicación, controlados por los barones del
átomo.
Pero
antes de esto, quienes se manifestaban contra la energía nuclear eran
considerados marginales, soñadores, cuando simplemente tenían una
visión más clara y más precoz que nosotros de la situación real.
Como
veremos más abajo, las cosas son mucho peores de lo que uno podía
pensar.
Hasta
ahora, los argumentos presentados contra la implantación del proyecto
ITER eran sobre todo de tipo medioambiental, si no paisajístico. Acabo
de ver un vídeo grotesco y chocante, tomado de una presentación del
sitio del proyecto ITER, donde la guía indica que habían cambiado
delicadamente de sitio a los murciélagos para incitarlos a que hagan
sus nidos en otro lugar. También se ha tenido en cuenta la flora
protegida.
Pero
¡qué tontería tan grande, cuando descubran lo que sigue!
Conocemos
las críticas sobre la radiotoxicidad del tritio, sustancia
radiactiva que tiene una vida media de 12,3 años. Sí, el problema
está ahí y es muy real. El tritio es un isótopo del hidrógeno cuyo
núcleo contiene un protón y dos neutrones, a diferencia del núcleo
del hidrógeno ligero (un único protón) y del otro isótopo, el
deuterio (un protón y un neutrón). Los tres están acompañados de
un único electrón. Este electrón constituye el "cortejo
electrónico" del átomo considerado, que determina las propiedades
químicas de la sustancia.
Así,
y desde un punto de vista químico, el hidrógeno ligero y sus dos
isótopos, deuterio y tritio, tienen casi las mismas propiedades.
Cuando
el hidrógeno "pesado" se combina con el oxígeno, se obtiene la
molécula que se llama
agua pesada.
Todas las combinaciones de los tres núcleos con el oxígeno son
posibles, y entre ellas encontramos las moléculas que contienen uno
o dos átomos de tritio.
Esta
agua rica en tritio será radiactiva.
Los
opositores al programa ITER argumentarán que, como el tritio es como
el hidrógeno, es por tanto extremadamente difícil de confinarlo sin
riesgo. Las diminutas moléculas de hidrógeno ligero pueden pasar
a través de las válvulas y de las juntas. Aún peor, el hidrógeno
puede atravesar paredes sólidas. El tritio es todo un campeón de la
evasión, pues pasa a través de las juntas y de la mayoría de los
materiales polímeros.
Desde
un punto de vista biológico no hay peligro ni con el hidrógeno
ligero ni con el deuterio. Con el tritio, es otra historia. El átomo
de hidrógeno tiene la propiedad de poder combinarse con una gran
cantidad de otros átomos para dar lugar a un número considerable de
moléculas tanto en el reino mineral como en el de la bioquímica.
Haciendo
esto, este tritio podrá pasar a integrar las cadenas alimenticias e
incluso el ADN.
Los
partidarios de ITER podrán replicar que una fuga o una fuga de tritio,
correspondiente al funcionamiento de la máquina de prueba, o de sus
descendientes, se traduciría solo por una contaminación insignificante,
"no presentando ningún peligro desde el punto de vista de la
Salud Pública".
Estamos
acostumbrados a oír esto de la boca de todos los nucleócratas desde
hace algunas décadas.
Otro
argumento esgrimido por los defensores del proyecto ITER: en el
cuerpo humano existen lo que se llama "los ciclos del agua". Si el
cuerpo humano absorbe agua de tritio, este la devolvería a la
naturaleza rápidamente. Su "período biológico" (de un mes a un
año) es inferior a su "período radiológico" (Wikipedia).
http://fr.wikipedia.org/wiki/tritio#Fixation_biologique_du_tritio
http://fr.wikipedia.org/wiki/tritio#Cin.C3.A9tique_dans_l.27organisme
Las
cosas serían diferentes si los átomos de tritio se encontraran
ligados, por ejemplo, a moléculas de ADN. Aquí tocamos las
consecuencias de una contaminación a baja dosis que ejerce sus
efectos a largo plazo.
Aquí
aún los partidarios de ITER se encogerían de hombros y dirían que las
cantidades de tritio son tan sumamente pequeñas que pasarían
desapercibidas... etc...
Como
conclusión, se puede decir que no se pueden encontrar críticas
eficaces en este terreno.
Está,
por supuesto, el coste del proyecto, que explota y la multiplicación
por tres del presupuesto no es sino un pálido comienzo, como veremos
más adelante, junto con los riesgos del calendario. La pregunta
crucial, y que duele:
- Y la energía eléctrica, ¿para cuándo?
Los
aspectos técnico-científicos que vamos a tratar más abajo hacen que
sea imposible hacer previsiones, tanto en los presupuestos futuros
como en los plazos, y simplemente en términos de viabilidad y
rentabilidad.
Comencemos,
en primer lugar, por buscar el origen del proyecto ITER
http://www.iter.org/proj/iterhistory
Leemos
que este proyecto resultaría de una discusión entre Gorbatchev y
Reagan que tuvo lugar en Ginebra en 1985, al final de la Guerra Fría.
Reagan y Gorbatchev en Ginebra, en 1985
La
detención de reservas alucinantes de dispositivos nucleares y de
misiles ha dado al átomo una imagen totalmente negativa, apenas
atenuada por la connotación positiva del nuclear civil. Sabemos, en
efecto, que un reactor civil puede ser reconvertido en un reactor
plutonigénico y así ser capaz de fabricar el explosivo tipo de las
bombas de fisión: el plutonio.
-
La
catástrofe de Chernóbil nos ha demostrado que este átomo pacífico,
del cual habíamos soñado que podría traer el bienestar a la
humanidad, podía destruir su entorno, durante un tiempo ilimitado,
más allá del tiempo de vida de nuestra especie y al mismo tiempo
mostrarse nocivo para nuestra salud y para el capital genético de la
humanidad. Estos argumentos no pueden pasar en silencio. -
Si
incluimos los problemas inextricables ligados al almacenamiento de
los residuos y al desmantelamiento de las centrales nucleares, del
cual no se tiene ni idea de cómo se va a proceder. -
Incluimos
el ineludible fenómeno de la diseminación del arma nuclear.
Añadimos
también que un año después de este encuentro sucedió Chernóbil.
Se
hace cada vez más urgente la necesidad de encontrar un "átomo
pacífico" que no pueda servir para crear una nueva arma, y cuyos
desechos estén constituidos por un gas inofensivo: el helio que no
pueda dar lugar a una diseminación de "materiales sensibles".
Inmediatamente
se piensa en los generadores de fusión deuterio-tritio a los que se
les atribuye toda clase de virtudes.
Una
energía inagotable, diríamos. Y de pensar en las cantidades
fenomenales de deuterio y de tritio (o de litio, a partir del cual se
puede fabricar el tritio) contenidos en el agua de los océanos.
La
energía proveniente de la fusión es primeramente un mito, muy fuerte,
el del "átomo benéfico", sin peligro, pacífico y de "energía ilimitada".
Incluimos
una imagen que habla al imaginario humano, el de un "sol en
probeta".
El
hombre siempre ha asociado los grandes fenómenos de la Naturaleza a
construcciones mitológicas. El agua que cae del cielo permite
obtener buenas cosechas. Las civilizaciones precolombianas imploraban
al cielo para que les diera ese líquido vital: la lluvia. Pero el
agua también es aquella de las inundaciones, la que destruye, la que
mata.
Lo
mismo ocurre con el Sol. Para los Antiguos Egipcios los dioses no
eran otra cosa que la declinación de la deidad central, solar. Râ
era el sol benéfico que auguraba buenas cosechas, mientras que su
hermano Seth, el terrible dios sol del desierto árido, era aquel que
secaba las cosechas y hacía morir de sed a los viajeros extraviados.
Existe
un mito del átomo. Cuando Oppenheimer, que sabía leer sánscrito,
vio por primera vez desencadenarse el fuego nuclear delante de sus
ojos se puso instintivamente a recitar un poema indio de la Baghava
Gita (verso 33, capítulo 11), que acaba con la frase:
Yo
soy la muerte, la destructora de todos los mundos
http://en.wikipedia.org/wiki/Bhagavad_Gita
El
átomo comienza a formar parte de la historia, a tener un sitio en el
imaginario de los hombres, que toma forma de un dios terrible
comparable al rayo de Júpiter, al martillo de Thor, con sus
connotaciones bíblicas del Apocalipsis, de fin del mundo.
Y después
viene el tiempo del átomo pacífico, que dispensa confort y mejora de
la calidad de vida. Un átomo que calienta los hogares, alimenta los
motores de los AVE que nos transportan tan cómoda y rápidamente.
Pero
los dramas de Chernóbil y de Fukushima se imponen como llamamientos
al orden brutales, violentos. Entonces el átomo se convierte en algo
como una peste blanca, invisible, inodora, lentamente mortífera.
- Todos
no morirán pero todos han sido tocados...
Aun
cuando el funcionamiento de las centrales parece efectuarse sin
problemas se han constatado incidencias en el plano sanitario, en
empleados que trabajan en dichas centrales. Un estudio llevado a cabo
por el INSERM (Instituto Nacional de la Salud y de la Investigación
Médica francés) muestra que se encuentran dos veces más casos de
cáncer en los susodichos empleados, aun cuando los dosímetros
señalan dosis inferiores a las normas fijadas (arbitrariamente) por
la Autoridad de Seguridad Nuclear.
Aquí
tienen el átomo civil, a pesar del poderoso lobby impulsado por los
nucleócratas, que toma una forma inquietante.
Entonces,
¿por qué no fomentamos más "este sol en probeta", este átomo que
vuelve a ser benéfico, sin riesgo? Si un avión se estrella sobre un
tokamak, o un terrorista comete un sabotaje con explosivos, no habría
ningún problema. ¿Cuáles serían las consecuencias? Un poco de
deuterio, de tritio, de litio y de helio se escaparían al aire, sin
más, diríamos, y al día siguiente el incidente sería agua pasada.
Con
la fusión, vemos emerger el mito del "átomo sin riesgo ni
residuos".
Como
uno se puede imaginar, esto no es completamente cierto. La fusión
deuterio-tritio produce neutrones que a su vez van a contaminar todas
las estructuras de los reactores. Estas se volverían radiactivas por
"activación", gracias a las transmutaciones que se operan en
todos los materiales expuestos a un flujo importante de neutrones. De
esta manera, el desmantelamiento de un reactor a fusión sería
igualmente complejo, problemático y costoso que el de un reactor a
fisión.
Los
partidarios del programa ITER objetarían que los residuos generados
en la fusión tendrían vidas medias que se cifran en siglos mientras
que la fisión genera radionucleidos mortíferos durante centenas de
miles de años.
Una
vez hecho este preámbulo, hay que intentar salir del mito, olvidar
las frases bonitas, como la del "sol en probeta" y la de "la
energía ilimitada", ser realistas y examinar la propuesta en
términos de viabilidad.
Para
hacer esto, voy a tener que emplear un discurso de físico. En la
medida de lo posible me esforzaré para que este discurso sea accesible.
La
fusión es una torre de marfil protegida por la extrema complejidad
de los fenómenos que conlleva. Y esta es una de las razones que
permite a los nucleócratas de evitar cualquier pregunta respondiendo
"esto es muy complicado". Entonces envía a su interlocutor,
eventualmente un político, la nube de tinta de la complejidad que le
permite esquivar preguntas insidiosas, como un pulpo soltando su
nube de tinta.
Entremos
pues en el vivo de estas preguntas científicas, y vayamos más allá
del clásico bla-bla para el neófito.
El
proyecto ITER se apoya sobre dos series de resultados. Por un lado
tenemos el resultado inglés, el del JET (Joint European Torus),
obtenido en el laboratorio de Culham en octubre de 1997, donde la
inyección de diferentes formas de energía permitió, durante un
segundo, la realización de reacciones de fusión, con un coeficiente
Q = 0,7.
¿Qué
significa este coeficiente Q? Es el cociente entre la energía
bruta emitida en la fusión y la energía inyectada bajo la forma de
microondas, inyección de partículas "neutras", etc...
Un
reactor de fusión produce una energía cuyo flujo es proporcional al
volumen de la caldera nuclear, o lo que es lo mismo al cubo de su
dimensión característica (tomemos, por ejemplo, el diámetro del
toro de plasma).
Las
pérdidas en energía se efectúan en las paredes, y son
proporcionales a la superficie de la caldera. Varían como el
cuadrado de su dimensión característica.
La
conclusión es que el coeficiente Q sigue la ley de evolución
:
Si
el JET se queda en este valor Q = 0,65 quiere decir que la máquina
era demasiado pequeña. ITER, dos veces más grande, debe permitir
elevar el coeficiente a dos veces más alto, o bien:
Q = 1,4
En
los folletos de ITER, se puede leer que esperan obtener un factor
superior a 5, con un tiempo de funcionamiento de entre 400 y 1000
segundos.
Algunos
detalles de esta experiencia llevada a cabo en el JET. Este tokamak
no está equipado de una bobina superconductora. El campo magnético
está creado por un solenoide hecho a base de hilo de cobre. La
intensidad de la corriente que pasa por el solenoide es de algunos
megaamperios, y la disipación de la energía en calor por efecto
Joule impide prolongar la experiencia.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus
http://claude.emt.inrs.ca/VQE/sources/fusion_futur.html
Los
sistemas de calentamiento de ITER (microondas, inyección de neutros)
constituyen una extrapolación de aquellos instalados en el JET.
Entonces
ITER "funcionará".
Nadie
lo pone en duda. Se obtendrá la fusión deuterio-tritio, con un
coeficiente Q superior a la unidad, y durante un tiempo mucho más
largo, gracias a la utilización de una bobina superconductora.
¿Pero
esto es todo?
La
máquina, como vamos a mostrarlo a continuación, no está completa.
En
el estado actual, no puede ni siquiera figurar como prototipo, en vía
de una validación. Simplemente porque le falta uno, o incluso varios
elementos esenciales, si incluimos aquellos cuyo funcionamiento nunca
han sido probados.
El
reactor estará cargado con una mezcla 50/50 de los isótopos del
hidrógeno, deuterio y tritio. La reacción de fusión hace que los
dos elementos desaparezcan para dar lugar a un núcleo de helio,
dotado de 2 cargas positivas, a costa de una energía de fusión de
3,5 MeV y produciendo un neutrón de 14,1 MeV.
Fusión
deuterio-tritio
El
campo magnético de confinamiento impide que el núcleo de helio se
marche. Mediante intercambio de energía con los iones de deuterio y
de tritio, el átomo de helio contribuye a mantener la temperatura
del plasma, que de otra manera se enfriaría por pérdida de energía
por radiación. Pero este campo no tiene ningún efecto en el
neutrón, pues carece de carga, que irá impactar las paredes del
anillo de confinamiento. Capturado por los materiales que forman
parte de la pared, creará radiactividad en dichos elementos por
activación, y transmutaciones diversas.
El
premio Nobel francés Pierre-Gilles de Gennes dudaba que se pudiera
proteger el delicado material de la bobina superconductora del
bombardeo de los neutrones resultantes de la fusión. Los materiales
superconductores son frágiles. Los daños provocados por los
neutrones pueden hacer desaparecer localmente la superconductividad,
poner fuera de uso los imanes e incluso provocar su destrucción.
Confrontados
a este problema mayor, los responsables de ITER responden que detrás
de la primera pared ("the first wall") y la bobina habrá una
segunda pared hecha a base de compuestos de litio que absorbe los
neutrones creando tritio a través de la reacción exoenergética:
http://www-fusion-magnetique.cea.fr/gb/cea/next/couvertures/blk.htm#ch1
http://www.energia-nuclear.net/es/como_funciona/fusion_nuclear.html
Ver
también:
Hay
que subrayar que esta reacción es una reacción de fisión,
estimulada, de fisión de un litio 7, que se encuentra en un estado
inestable y que se escinde en dos átomos que poseen 4 (helio) y
tritio (3) nucleones.
Esta
segunda pared (o cobertura tritígena) está hecha, o bien de una
mezcla al estado líquido de litio y plomo. La función del plomo es
de frenar los neutrones. En este proceso puede emitir otros dos. Esta
masa líquida a 500°C está enfriada mediante agua presurizada. Es
imposible que esta mezcla de metales en estado líquido sea puesta en
contacto directo con este agua. El litio funde a 180°C y se
vaporiza a 1342°C.
El
litio no arde en el aire a la temperatura ambiente, como lo hace su
primo alcalino el sodio. Pero a una temperatura suficiente arde como
su otro primo: el magnesio y esta combustión es exotérmica y
caracterizada por una gran violencia.
http://www.plexiglass.fr/materiaux/metaux/lithium.html
Extracto
(traducción):
El litio
es el único metal alcalino que se puede manipular en el aire sin
peligro, mientras que los otros se oxidan y, frecuentemente se
inflaman. En el aire el litio se recubre lentamente de una
película de óxido y de nitruro.
Con aire
húmedo, el ataque, catalizado por el vapor de agua, es mucho más
rápido.
El metal
se inflama en atmósfera de oxígeno seco por encima de los 200°C
dando lugar al óxido Li₂O y no al peróxido, diferenciándolo así de
sus homólogos superiores (Na, K, ...) y haciendo que se parezca más
a los alcalinotérreos.
La
combustión del litio es muy exotérmica y se acompaña de una
intensa luz blanca como el magnesio.
Litio
ardiendo en el aire, puesto en contacto con el agua: explosión
inmediata
http://www.youtube.com/watch?v=ojGaAGDVsCc
Fuego
de litio en el agua:
http://www.youtube.com/watch?v=hSly84lRqj0&feature=related
Litio
más agua:
http://www.youtube.com/watch?v=oxhW7TtXIAM&feature=related
Puesto
en presencia de agua a 500°C, la descompone, quitándole el oxígeno
y liberando... hidrógeno. Este tipo de reacción es parecida a la
que ocurre en las fundas de circonio que envuelven las pastillas de
combustible, en los reactores de Fukushima, y como regla general en
todos los reactores enfriados con agua, cuando la temperatura aumenta
y que este agua pasa al estado vapor.
El
hidrógeno liberado en la reacción del litio con el agua que le debe
enfriar puede combinarse con el aire y provocar una explosión como
la que habéis visto en Fukushima. El litio es un cuerpo extremadamente
reactivo que se puede combinar con el oxígeno, con el hidrógeno
(dando hidruro de litio, el explosivo-tipo de las bombas de
hidrógeno). Se puede combinar con el nitrógeno, a temperatura
ambiente dando nitruros de litio. Todas estas reacciones son
exotérmicas que pueden desbocarse produciendo fuertes daños.
Y
de todo esto nadie nos dice nada.
Nadie
ha hablado sobre lo que podría pasar si, en un reactor de fusión,
el litio se pone a quemarse o combinarse con el agua que le debe
enfriar. Estas coberturas tritígenas (regeneran el tritio a partir
de litio) no han sido probadas. Como lo hacía ver Michèle Rivasi en
esta reunión, sería mejor probar estas coberturas tritígenas en
otras máquinas, como el JET o las máquinas alemanas (el ASDEX en el
Max Planck Institute de Garching), o japonesas, antes de lanzarse en
un proyecto -caro -peligroso -problemático.
Alrededor
de las células tritígenas, que van a descubrir la imagen aquí
abajo (fuente: página web del CEA), hay que señalar dos cosas:
- Directamente
en contacto, la primera pared, en berilio. El berilio es un metal que
funde a 1380°C. Su comportamiento dentro de un tokamak no ha sido
probado. El berilio es altamente tóxico, llegando a provocar una
enfermedad pulmonar incurable llamada beriliosis. Es también
cancerígeno.
Elemento
de una cobertura de protección tritígena (otra "experiencia
inédita")
Del
otro lado encontraréis la bobina superconductora, enfriada al helio
líquido, a 3 K (o 270°C). A la mínima elevación de la temperatura
por encima de 20 K (dependiendo del material superconductor utilizado)
la superconductividad desaparece. La parte de la bobina que pierde
la propiedad de la superconductividad se vuelve resistiva, y disipa
toda la energía acumulada en forma de calor (efecto Joule) que puede
destruir completamente el material superconductor. El helio líquido
se vaporiza de manera brutal, expandiendo su volumen más de 700
veces. Es una bomba en potencia.
Cuando
estos conductores están en el estado "superconductor" no hay
disipación de calor. El sistema criogénico está presente para
enfriar y mantener frío el elemento superconductor.
Un
accidente de este tipo se produjo en el CERN en 2008. Una de las
soldaduras de una bobina se rompió y hubo pérdida de
superconductividad. La corriente que circula en la bobina es de
9000 amperios. Se produjo un arco eléctrico que vaporizó el helio
líquido de la bobina. La consiguiente explosión desplazó las
bobinas de 40 toneladas varios metros (...).
En
un reactor de fusión, dotado de su indispensable cobertura
tritígena, una catástrofe es posible con:
-
Combustión
violenta del litio contenido en la cobertura tritígena (esta arde
como el magnesio. Habría que hacer una demostración en un estudio de
televisión). -
En
presencia de agua: explosión. -
El
calor producido perturba la bobina superconductora vecina, que se
vuelve volátil. -
Este
incendio de litio lleva consigo vapores de plomo (tóxico: saturnismo)
y de tritio (radiactivo) que se había sintetizado en la cobertura
tritígena. -
La
"primera pared" (de uno a dos milímetros de berilio, también
tóxico) también se vuelve volátil y se va a mezclar con los
contaminantes tóxicos. -
Incluimos
la dispersión de algunos kilos de tritio que representa la carga del
reactor.
La
totalidad...
Hay
que estar tranquilos pues una explosión de este tipo tendrá como
consecuencia la parada inmediata de la reacción de fusión. No está
mal. Es lo que nos repiten desde hace décadas haciendo hincapié en
la seguridad de los reactores nucleares del siglo próximo.
Pero,
con respecto a la química esto sería...
Seveso.
En
este encuentro sobre ITER, Michèle Rivasi creó un evidente malestar
cuando preguntó: ¿quién pagará en caso de accidente, de catástrofe?
¿Quién será el responsable? La respuesta fue un silencio sepulcral,
significativo:
- Pero
bueno, ¿de qué nos habla usted? ¿Qué catástrofe? Se tomarán
todas las precauciones, sí, por supuesto...!
Esta
presencia de litio, indispensable para crear esta cobertura
tritígena, hace que el reactor sea totalmente peligroso.
Este
peligro inevitable ha sido cuidadosamente escondido al público,
delante del cual se despliega una verdadera cortina de humo de la
"reacción de base de la fusión", la de la mezcla
deuterio-tritio.
Comprendámonos
bien. Un "reactor de fusión" funciona, no con una única
reacción, sino con dos.
En
detalle:
2
deuterio + 3 tritio da 4 helio más 1 neutrón, más energía
(la reacción más mediática de la historia del nuclear)
Neutrón
más litio da helio más tritio (mediante regeneración), más energía.
Los
neutrones representan el 80% de la energía emitida: 14 MeV
(Mega-electrón-voltio).
El
helio representa el 20% de esta energía. Esta energía se transmite
en el plasma mediante colisiones y mantiene la temperatura del
reactor, 100-150 millones de grados.
Los
neutrones, exentos de carga eléctrica, atraviesan la "barrera
magnética" e impactan sobre la "primera pared", en berilio. O
bien la atraviesan sin interaccionar o bien interaccionan con ella y
se encuentran implicados en la reacción:
9
berilio + 1 neutrón da 2 helio más 2 neutrones.
La
segunda reacción, si no es indispensable para un reactor de fusión,
es aquella que regenera el tritio:
1
neutrón + 6 litio da 4 helio más 3 tritio, más energía.
Podemos
reagrupar estas dos reacciones de base en una sola:
2
deuterio + 6 litio da 2 helio, más energía.
Así,
un reactor de fusión, que tiene una relación familiar con los
sobregeneradores, consume, no una mezcla de deuterio y de tritio,
sino de deuterio y de litio, estas dos sustancias son abundantes en
el agua de mar.
De
ahí la idea de "energía ilimitada".
Vale.
Pero todavía hace falta saber hacer funcionar la reacción de
regeneración del tritio, de extrema peligrosidad y no experimentada.
Será experimentada en ITER.
Hace
falta un intenso trabajo de desinformación, de anestesia mediática,
durante varias décadas para que la población local, si exceptuamos
algunos "ecologistas excitados", vea instalarse en la región un
proyecto peligroso" con tanta pasividad. La alcaldesa de Aix-en-Provence,
Maryse Joissains, ha por su parte reafirmado su apoyo incondicional a
ITER.
La
cobertura tritígena debería estar formada de un número N de
elementos como el que aparece en la figura de arriba. En la
experiencia ITER solo se pondrán algunos elementos de este tipo.
Quizás de uno solo, los otros serían reemplazados por un casco que
haga de barrera a los neutrones. Probablemente plomo.
El
despliegue de esta cobertura tritígena alrededor de la cámara,
servirá solamente como demostración, y con toda seguridad será el
próximo juguete de nuestros nucleócratas.
No
importa de qué lado miramos el proyecto ITER, siempre acabamos con
problemas muy complejos, a juego con soluciones no probadas, que
también son complejas. Y quien habla de complejidad, habla de
duración de instalación y explosión de los gastos.
En
el tema de la complejidad hay tanta distancia entre ITER y un reactor
nuclear de fisión como la que hay entre un tubo-reactor y un
hervidor.
Podríamos
hacer la pregunta siguiente a los inventores de ITER:
El
comportamiento del conjunto "primera pared" junto con su
cobertura de protección (tritígena) y asociada a un sistema de
evacuación de las calorías, será satisfactorio? Es más bien una
primicia, más que un sistema bien rodado.
Otro
problema relacionado con el funcionamiento de ITER es la ablación de
la primera pared bajo el impacto de iones de hidrógeno. Aquí las
ideas directrices se basan en los resultados obtenidos en Francia en
la máquina Tore Supra, un tokamak francés instalado en Cadarache,
dotado de una bobina superconductora que puede proporcionar hasta 4
teslas. Sin embargo las temperaturas obtenidas no permiten obtener la
fusión. Salvo error (cualquier precisión al respecto será
bienvenida) estas eran de algunos millones de grados. Y encima el
tiempo de funcionamiento fue de una duración récord de 6 minutos.
Es
posible estudiar el comportamiento de las paredes, muy próximas, o
directamente en contacto con el plasma caliente. La cámara de
confinamiento ha sido tapizada de baldosas en carbono (CFC), muy
parecidas a las que se utilizan en el transbordador espacial. El
carbono conduce bien el calor y presenta una buena resistencia a las
altas temperaturas. Los científicos han estudiado la captación de
calorías por conducción a través de una pared llamada "limitador".
Es este tipo de camino circular que podemos ver debajo de la
cámara en forma de "toro".
La
cámara de Tore Supra. Abajo, su limitador
Las
paredes de la cámara han sido probadas con flujos de calor de 1
megavatio por metro cuadrado, el flujo aumenta a 10 megavatios por
metro cuadrado en el limitador donde la temperatura en la superficie
llega a 1200-1500°C. El limitador es un intercambiador, donde por
detrás hay una circulación de agua a 220°C y a una presión de 40
barras, permitiendo así probar la posibilidad de recuperación de
calorías en un tokamak.
Un
inciso y una precisión que me he confirmado recientemente. Se ha
anunciado con bombo y platillo que se había logrado la fusión
deuterio-tritio, la de la "pareja mágica", en el JET. De hecho,
es sin duda no muy conocido, la mayoría de las experiencias de fusión
han sido llevadas a cabo con deuterio, a temperaturas un poco más
altas de 150 millones de grados.
Las
reacciones que se producen en un reactor que utiliza deuterio
como combustible de fusión
Fuente:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire
http://www.energia-nuclear.net/es/como_funciona/fusion_nuclear.html
•
deuterio +
deuterio → (helio 3 + 0,82 MeV) + (neutrón + 2,45 MeV)
•
deuterio +
deuterio → (tritio + 1,01 MeV) + (protón + 3,03 MeV)
•
deuterio +
tritio → (helio 4 + 3,52 MeV) + (neutrón + 14,06 MeV)
•
deuterio +
helio 3 → (helio 4 + 3,67 MeV) + (protón + 14,67 MeV)
Los
ingleses han hecho algunas pruebas con deuterio-tritio, para validar
el concepto. Pero de acuerdo con mi fuente, lo esencial de las
pruebas se ha hecho con deuterio, quizás por razones de coste del
producto.
Pérdidas por radiación.
El
plasma pierde energía a través de dos procesos de radiación del
“gas de electrones”. Tenemos primero la “radiación
sincrotrón”, que traduce la pérdida de energía de estas
partículas eléctricamente cargadas que orbitan el campo magnético
de la máquina. La segunda fuente de pérdida es la “radiación de
frenado”, o
bremsstrahlung
. Cuando un electrón pasa cerca de un ion, este desvía su trayectoria. Se encuentra frenado y emite este tipo de radiación cuya intensidad crece como el cuadrado de la carga eléctrica Z del ion.
Radiación
de frenado
(bremsstrahlung)
El
carbono es interesante por varias razones:
-
Su buena resistencia a las altas temperaturas (las “baldosas” son
muy parecidas a las que lleva el transbordador espacial) -
Su
buena conductividad térmica. -
El pequeño número de cargas
eléctricas que tienen los iones de carbono (seis).
En
el mecanismo de pérdida de energía por radiación de frenado, un ion
de carbono (arrancado de la pared y que viene a contaminar el plasma)
contribuye con una pérdida 16 veces más importante que la de un
electrón y un ion de hidrógeno, que lleva una sola carga.
Pero
el carbono sufre un fenómeno de abrasión y se comporta como una
verdadera bomba de drenaje de hidrógeno, que absorbe y da como
producto hidrocarburos. Si este se mezcla con los átomos de tritio
se volverá a su vez radiactivo (el periodo de vida del tritio es de
12 años).
Por
lo tanto no se puede utilizar el carbono, si no es (como veremos más
abajo) como absorbente de residuos.
Para
ITER, donde la pared interna representa 1000 metros cuadrados, la
elección está hecha. 700 metros cuadrados serán tapizados de
berilio, el más ligero de los metales y cuya temperatura de fusión
es de 1280°C. Esta cobertura podrá sin lugar a dudas encajar el
choque térmico gracias a una circulación subparietal de agua
presurizada. Con respecto a la contaminación del plasma por arranque
de iones, el berilio tiene 4 electrones y contribuye con una pérdida
16 veces más importante que la de un electrón y un ion de
hidrógeno.
La
fusión produce de todas maneras helio. Un reactor como ITER no
podría funcionar con un 10% de helio, que constituye la “ceniza”
de la reacción de fusión. Hay que eliminarla en continuo.
Esta
era la función del limitador, pero los ingenieros han considerado
otra geometría que ha conducido a la concepción de un divertor.
Este corresponde a los desagües que vemos correr en la base de la
cámara en forma de toro:
El
divertor está compuesto de módulos, segmentos que podrán ser
manipulados y reemplazados. Aquí tienen el diseño de uno de ellos.
Módulo
del divertor
Las
partes en verde corresponden a una placa de tungsteno. Este metal,
que constituye el filamento de las bombillas incandescentes, tiene
una temperatura de fusión de 3000°C, la más elevada de todos los
metales. La forma del divertor se puede explicar si se considera,
además de su función primera, una geometría magnética particular
que le permita captar los iones:
En
azul claro, el berilio. En azul oscuro, el tungsteno. En negro, el
carbono.
Se
distingue una geometría magnética en cola de pez. Las ranuras
situadas al fondo de estos dos desagües están destinadas a ser el
orificio por donde se puede bombear el plasma y después reinyectarlo
en la cámara, una vez eliminadas las cenizas (el helio) y los iones
que contaminan el plasma y que causan el enfriamiento radiativo del
mismo: carbono, berilio y tungsteno.
El
tungsteno es el contaminante más dañino de todos. Su estructura
electrónica le hace que tenga 74 electrones y los especialistas me
han dicho que, una vez mezclado con el plasma de fusión, puede llegar
a tener 50 o 60 cargas eléctricas. El encuentro de un electrón con
uno de estos iones lleva una pérdida por radiación de frenado 3600
veces mayor que cuando un electrón encuentra un ion de hidrógeno.
Hablamos
aquí de pérdidas radiativas en forma de radiación de frenado o
bremsstrahlung. Sin embargo existen otro tipo de pérdidas que son
aún más importantes, asociadas a transiciones “libre-ligado”.
Cuando
los electrones encuentran iones de deuterio, o de tritio o de helio o
de berilio, los núcleos habrán perdido todos sus electrones. Este
no es el caso del tungsteno en las condiciones de funcionamiento.
Probablemente entre quince y veinticinco electrones (de los 74 que
tiene) seguirán ligados al núcleo. El encuentro con un electrón
libre provocará una desexcitación de esta envoltura electrónica
residual, inmediatamente seguida de una desexcitación radiativa con
emisión de un fotón. Una nueva pérdida y muy importante.
La
contaminación del plasma por iones de tungsteno podría llevar a una
bajada del rendimiento llegando incluso a la extinción del plasma de
fusión.
Después
de consultar con un especialista, he aprendido que el bombeo de iones
pesados será efectuado al fondo de las ranuras que separan los dos
elementos del divertor, a través de orificios centimétricos.
El
JET fue inicialmente equipado de un limitador parecido al de Tore
Supra. Los ingleses han modificado su montaje de manera a tapizar la
cámara de tungsteno y de instalar un divertor en su base. Como
señaló Michèle Rivasi el 16 de mayo en Aix-en-Provence, hubiera
sido mejor esperar el resultado de los ensayos ingleses antes de
lanzarse en el proyecto ITER.
La
misma conclusión se aplica a la pared en berilio.
¿Se
ha probado el sistema de divertor?
¿Podrá
garantizar la pureza del plasma de fusión?
Respuesta
de los especialistas:
- Solamente la experiencia nos dará la respuesta.
Conclusión:
Cuando
uno se aventura en los entresijos de la máquina ITER descubre una
complejidad que da vértigo. Esta “cosa” es cien veces más
compleja que un reactor nuclear de fisión. Vehicula decenas de
problemas, con soluciones muchas de las cuales no han sido todavía
probadas. La eficiencia del divertor es el dominio de la pura
especulación. Y es justamente esta solución de descontaminación
del plasma en continuo la condición
sine qua non
para
poder continuar su desarrollo.
Bajo
este ángulo, ITER es una experiencia apasionante, un hervidero de
temas de tesis y de estudios sofisticados. Pero también es
Una
experiencia de 15 mil millones de euros
(por el momento)
El
más mínimo problema adicional llevará consigo una nueva explosión
de su presupuesto. Nuestros parlamentarios deben ser conscientes del
problema y no dejarse aturdir por las frases habituales, destinadas a
anestesiarles, a llenarles de humo:
-
El sol en una probeta
-
La fuente de energía ilimitada...
Cuando
pregunté a un investigador implicado en este proyecto:
- ¿Cuándo, y a qué precio, podremos esperar ver a esta máquina
transformarse en un generador de electricidad?
Su
respuesta fue:
- Habrá que contar con un presupuesto que no esté muy ajustado... de
más o menos algunos miles de millones de euros y a realizarse en
algunos decenios.
El
menú está en la mesa. Demasiado caro, demasiado lento, demasiados
problemas.
Por
las necesidades energéticas, ¿cuáles son las soluciones?
El
nuclear, vía la fisión:
-
Peligroso
-
Dañino para el medio ambiente y la salud.
-
Ninguna solución para la gestión de los residuos nucleares.
La
fusión, vía ITER:
-
Demasiado cara
-
Demasiados problemas sin solución.
-
Demasiado lenta
Asistiré
al coloquio DZP
(dense Z-pinches) de Biarritz, entre el 6 y el 9 de junio próximos.
DZP2011
es la conferencia principal para especialistas que trabajan en el campo
de la investigación sobre Z-pinches densos y temas estrechamente
relacionados. Las anteriores celebradas en Laguna Beach (1989), Londres
(1993), Vancouver (1997), Albuquerque (2002), Oxford (2005) y Alejandría
(2008) han atraído a más de 100 delegados de hasta 20 países.
Los
temas a tratar en DZP2011 incluyen todos los aspectos de la investigación
sobre Z-pinches densos, incluyendo la física fundamental de Z-pinches
y la amplia gama de aplicaciones de los Z-pinches en áreas como la
fusión por confinamiento inercial, la astrofísica de plasmas en laboratorio,
los láseres de rayos X blandos y la física fundamental de alta densidad
de energía. Entre los temas de interés se encuentran configuraciones
de plasma denso relacionadas, como los X-pinches, los focos de plasma
y las descargas capilares de alta corriente.
El
lunes 6 de junio de 2011 a las 8:30, mi amigo Malcom Haines «hace la
presentación inaugural» y donde presentará su análisis de los
resultados obtenidos en las máquinas-Z desde 2005 y se ratificará
en su conclusión «en Sandía, más de dos mil millones de grados
han sido obtenidos desde 2005». Su intervención, en este Coloquio
Internacional consagrado a las máquinas Z, es esencial.
Programa
del coloquio de Biarritz, sobre las máquinas Z (6-9 junio 2011)
(¿algún
periodista francés vendrá a cubrir la manifestación en persona o se
contentará de los resúmenes dictados por el CEA y otras
instituciones?)
La
explicación de este fenómeno cabe en dos palabras: «resistencia
turbulenta».
Iré a apoyar a Malcom en su conferencia.
Malcom Haines,
pionero de la física de
plasmas y de la MHD
En
los años precedentes he oído decir a los americanos que tales
temperaturas no se habían jamás obtenido, que las conclusiones que
se publicaron en la prestigiosa revista Physical Review Letters, en
2006, bajo la forma de un artículo titulado "Over two billions degrees",
eran falsas. Pero nunca en los cinco años que han pasado desde la
aparición del artículo han publicado una sola línea para apoyar sus
refutaciones ni incluso proporcionar explicaciones razonables y
razonadas.
A
mi manera de ver, los americanos han lanzado una operación de
desinformación ya que este nuevo proceso se puede utilizar para la
concepción y posterior realización de bombas de fusión pura (donde
el proceso de fusión es iniciado mediante compresión
magneto-hidrodinámica, o MHD, y no mediante una bomba A). Son
bombas que se pueden miniaturizar y “limpias” (sin residuos
nucleares) basadas en la fusión boro-hidrógeno (esta reacción
comienza partir de 1 millar de grados y es débilmente neutrónica).
He
dicho más arriba que Haines estará presente en el Coloquio, pero no
tenemos una certeza absoluta. Actualmente tiene problemas de salud
que podrían impedirle asistir al Coloquio.
Si
Haines no viene, nadie podrá oponerse, como solamente el podría
hacerlo con el peso de su credibilidad científica, a las mentiras
desvergonzadas y odiosas de los americanos.
Eric
Lerner, que trabaja sobre una experiencia Focus y milita fuertemente
en favor de una filial de fusión no contaminante boro-hidrógeno,
también estará presente.
Eric Lerner, campeón
de la fusión aneutrónica
Como
llevo diciendo en mi página web desde hace 5 años, un día veremos
aparecer generadores de electricidad basados en esta fusión aneutrónica
(que ya había evocado en el cómic Energéticamente vuestros, y que
lo podéis descargar gratuitamente en la página web de Savoir sans
Frontières (Sabiduría sin Fronteras)).
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/ESPANOL/energeticamente_vuestros.htm
Como
los motores de explosión. Hace más de un siglo que han reemplazado
las máquinas de vapor.
ITER
no es otra cosa que… la máquina de vapor del III° milenio,
hiper-complicada.
Si
la energía nuclear debe un día reencontrar un nuevo impulso, este
vendrá sin duda de los generadores de fusión a impulsión.
Veremos
aparecer una fusión sin residuos de ningún tipo, sin productos de
fusión y sin estructuras que se hayan vuelto radiactivas a causa del
bombardeo con neutrones.
Persistir
en una energía basada en procesos de fisión, acumulando desechos
altamente radio-tóxicos (100.000 toneladas solamente en Francia...),
almacenando residuos con una vida media que se cifra en cientos de
miles de años es absurdo. Sobre todo cuando la Ciencia ha progresado
notablemente y ofrece otras soluciones.
Negamos
el poder de progreso de la Ciencia.
Los
experimentos llevados a cabo en Sandía nos muestran que otra vía es
posible. Pero como siempre, será:
- Las bombas primero, la energía después.
Nada
ni nadie nos dice que la exploración de esta filial de fusión pura
boro-hidrógeno podrá crear a corto plazo generadores de
electricidad.
Pero
estas máquinas costarían 500 veces menos que ITER.
Examinemos
las soluciones:
La
fisión: peligrosa, hiper-contaminante, riesgo para la salud
La
filial de la fusión vía ITER: con muchos problemas, incierta,
demasiado cara
La
filial de la fusión aneutrónica: horizonte no definido pero bajo coste.
Hay que lanzar ya investigaciones a nivel fundamental.
El
gas de esquistos: contamina la napa freática.
Volver
al gas y al petróleo: importaciones masivas, recursos limitados,
contaminación (mares negros incluidos), emisión de gases que
favorecen el efecto invernadero.
Quedan
las energías renovables, inmensas, variadas, que requieren un bajo nivel
tecnológico.
Si
todos los países del mundo aceptasen invertir masivamente en estas
fórmulas (más allá de las simples instalaciones domésticas) y
consagrar a este esfuerzo la parte del presupuesto destinado al
nuclear (civil y militar) y al desarrollo de armas, todos los
problemas se encontrarían rápidamente resueltos.
Sin
embargo este proceso contaría con una oposición encarnizada, por
diferentes razones.
-
Los esfuerzos, las inversiones faraónicas consentidas en el nuclear
serían obsoletas. Si tales inversiones han sido consentidas y
continúan a serlo hoy es, antes de nada, en una óptica de
aplicaciones militares (generación de plutonio). -
El bajo nivel tecnológico requerido en el desarrollo de energías
renovables (los desiertos, las regiones geotérmicamente activas, los
océanos, etc.) colocaría al mismo nivel países tecnológicamente
punteros y aquellos considerados hasta ahora como incapaces de
atrapar el tren de la tecnología moderna. -
Y este proceso no es otra cosa que una política «anti Nuevo
Orden Mundial, anti-mundialización y incluso anti-capitalista».
Opinión del Presidente Nicolás Sarkozy, en su
visita a Tokio, el 31 de marzo de 2011
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