Estas máquinas que nos salvarán
o nos destruirán
11 de junio de 2006
Quisiera contarte una historia
que está escribiéndose ante nuestros ojos. Algo acaba de nacer,
de gritar en las entrañas de la máquina Z de Sandia, un laboratorio del Nuevo México. El niño dio su primer grito en mayo de 2005. Salió de golpe
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, al dar origen a la primera
bomba atómica que explotó en Alamogordo, Estados Unidos.
La explosión de la primera bomba atómica, en
Alamogordo
El segundo hijo de los hombres, el hijo prometeo,
solo emergió como hijo del primero. En cuanto los hombres supieron que podían liberar la fantástica energía que se oculta en el interior de la materia misma, empezaron a considerar la posibilidad de utilizar reacciones no de fisión, sino de fusión.
Al principio, los "atómicos",
los "físicos nucleares", como se los llamaría después, 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 implica
un proceso de autocatálisis.
El uranio 235 solo espera disociarse en fragmentos de masas comparables, liberando al pasar algunos neutrones. Son estos neutrones los que, al impactar en 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 chocar con otro núcleo de uranio 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, presente en estado de trazas (0,7 %) en el mineral natural de uranio 238, los hombres explotaron también la del plutonio 239, un elemento
que, esta vez, no existía en la naturaleza, pero que podía fabricarse dopando uranio 238 haciendo que capturara 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 se "experimentó" en Nagasaki, Japón.
Siempre con el ojo del químico, la fusión se parecía mucho más a las corrientes reacciones químicas que conocíamos. A la izquierda, los "productos de la reacción". A la derecha, el resultado de la reacción en cuestión. Esquemáticamente:
A combinado con B produce C más energía
La reacción de fusión que se produce a la temperatura más baja es la que involucra dos isótopos del hidrógeno: el deuterio y el tritio (que constituyen lo que se llama el hidrógeno pesado), este último teniendo la desventaja de ser inestable, "radiactivo" (vida media: 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 "junto a" 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 amplia instalación auxiliar de criogenia, esta primera "bomba H" no era, por tanto, operativa.
Existía una segunda reacción que permitía utilizar un explosivo en estado sólido: el hidruro de litio LiH. Pero la temperatura necesaria era cinco veces mayor: 500 millones de grados en lugar de cien. En la Unión Soviética, el joven Andrói Sakharov tuvo la idea de colocar la (pequeña) bomba de fisión en el foco de un elipsoide que adoptaba la forma de un huevo alargado, con una envoltura hueca que actuaba como reflector respecto a los rayos X. Todos los ópticos del mundo ya lo sabían desde hacía siglos. Colocando una fuente de radiación en el primer foco de esta superficie elíptica reflectora, esta concentra la radiación en el segundo foco. Bastaba, pues, colocar el extremo de una carga de hidruro de litio con forma de "pan de azúcar" en ese punto.
&&&
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 al mismo tiempo esta idea que los anglosajones calificaron de "técnicamente dulce".
Edward Teller en 1958, que sirvió de modelo al personaje del "Doctor Follamor"
y que llamaba cariñosamente a la bomba H "mi bebé" ("my baby")
(citamos simplemente, como recordatorio, el sentido del humor bastante dudoso de algunos científicos autores de obras sobre el nacimiento de tales armas; uno de ellos, Antoine Schwerer, dio el título "Acompañando a mi bomba" a su propio libro, publicado en 1990 [120 páginas])
Antoine Schwerer: "Acompañando a mi bomba"
Mientras los militares se afanaban en desarrollar sus bombas, los civiles, por su parte, intentaron encender una mezcla de deuterio-tritio en cámaras con forma toroidal, los "tokamaks", inventados por el ruso Artsimovitch (¡qué imaginativos son los rusos, definitivamente...).
La mayoría de los lectores conocen ahora el esquema de estas máquinas, donde la mezcla gaseosa, elevada a muy alta temperatura, se "confinan magnéticamente", es decir, en el centro de una bobina con forma de toro (o actualmente más exactamente con forma de la letra "D", girando alrededor de un eje). Esta idea está en el corazón de esta catedral para ingenieros que lleva por nombre ITER.
La máquina ITER
En la ilustración anterior se distingue, en corte, esta cámara cerrada, de revolución, rodeada de todos sus dispositivos periféricos. Esta máquina tomará el relevo, en el sitio francés de Cada...