La fuerza que mueve a una nación
| Traducido del inglés por Germán Leyens |
La Instalación Nacional de Ignición (NIF), del tamaño del hangar para un dirigible, contiene una serie de 192 haces de láser, cuyos rayos pulsados son amplificados a amplia potencia, y rebotados a través de un complejo sistema de espejos, para que converjan simultáneamente sobre un objetivo del tamaño de un poroto lleno de deuterio y tritio (isótopos más pesados de hidrógeno), con el propósito de comprimirlo hasta un punto en el que ocurren reacciones de fusión nuclear, y se produce energía neta.
NIF está ubicado en el terreno del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a unos 50 km al este de San Francisco, California. La construcción de la NIF terminó recientemente (31 de marzo de 2009), y comienza su programa planificado de operaciones. La construcción comenzó en 1997, y fue retardada por numerosos problemas de diseño técnico y mala administración fiscal. Todos problemas surgieron del plan de ‘subestimación” utilizado por el LLNL a fines de los años noventa para lograr que NIF fuera aprobado por el Congreso de EE.UU.; la instalación prometida para 2002-2003 por entre 1.100 millones y 1.200 millones de dólares en realidad tardó el doble del tiempo y cuatro veces el coste. (Vea http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility for an overview of NIF; sin embargo, la nota 44 es incorrecta.)
El columnista Thomas Friedman escribió recientemente una rapsodia sobre NIF en el New York Times, ofreciendo esencialmente un suplemento de publicidad sobre el potencial de la NIF para convertir la energía por fusión nuclear en realidad, con abundante energía para la nación sin multas por gases invernadero ni preocupaciones por radioactividad. La hipérbole de Friedman fue reventada por Hugh Gusterson, en una crítica publicada por el Bulletin of Atomic Scientists. El punto significativo en la crítica de Gusterson es que la NIF es enteramente un programa de armas nucleares; Friedman no lo menciona.
Todo el ruido sobre fusión, y la derrota del cambio climático con un nueva tecnología “cambiadora del juego” que provee energía ‘ilimitada’ es una ilusoria promesa de algo gratis utilizada para propósitos publicitarios – algo como la exageración de Hollywood sobre Panavision y Cinemascope en los años cincuenta.
Las bombas nucleares son artefactos con altos explosivos químicos que implosionan masas de uranio o plutonio que tienen a su interior pequeños blancos esféricos de deuterio y tritio, a tales densidades que ocurren reacciones de fusión y fisión y se libera repentinamente una inmensa cantidad de energía por la conversión de la masa atómica en energía ( (E = m c-2).
Las armas nucleares sólo tienen valor funcional si su diseño es demostrado por algún ensayo. Este requerimiento ha motivado las numerosas pruebas nucleares realizadas desde 1945 por las naciones que mantienen arsenales nucleares.
Se requiere una gran infraestructura especializada y una gran fuerza laboral técnica para mantener una capacidad de armas nucleares. Un tal “complejo de armas nucleares” es un ítem costoso en el portfolio de cualquier gobierno. El coste es un desincentivo para adquirir o mantener un arsenal de armas nucleares; otros desincentivos son las dificultades, peligros y riesgos de trabajar con grandes cantidades de material altamente radioactivo, y las numerosas dificultades políticas internacionales provocadas al esgrimir armas nucleares.
¿Puede mantener un gobierno un arsenal de armas nucleares a coste reducido y también circunvenir el ‘peligro’ y los desincentivos ‘políticos’, eliminando la mayor parte de la infraestructura de pruebas de las armas y de la fuerza laboral, y confiando en su lugar en la realidad virtual de simulaciones informáticas del rendimiento, comprobadas con experimentos extremadamente miniaturizados dentro de un laboratorio convenientemente ubicado?
La NIF es la respuesta positiva de EE.UU. a esa pregunta. Otras potencias nucleares tienen o están construyendo instalaciones similares, aunque más pequeñas.
Existen excelentes argumentos técnicos en cuanto al motivo por el cual simulaciones informáticas combinadas con instalaciones como la NIF nunca podrán duplicar la realidad de las pruebas de armas de tamaño real, pero son de menor importancia porque el problema real existente es si las armas nucleares son verdaderamente necesarias. Pienso que no, y he presentado la justificación en otro sitio. Si las armas nucleares son innecesarias para la implementación de la política del gobierno, la NIF e instalaciones semejantes también son innecesarias.
Sin embargo, ¿y si la voluntad popular de una nación considerara que sus armas nucleares son necesarias, reemplazará satisfactoriamente su instalación al estilo de NIF los ensayos a escala real?
Ayudará a ese propósito, creando condiciones de extrema presión y temperatura en metales radioactivos (uranio 235 y plutonio) y no radioactivos, y comprimiendo micro-balones de deuterio y tritio hasta el punto de iniciar reacciones de fusión, de modo que las mediciones de micro-experimentos puedan ser comparadas con simulaciones informáticas de ellos, y de esta manera corregir y refinar los códigos informáticos que modelan la intricada física. Esos códigos podrían entonces ser utilizados con algo más de confianza para diseñar armas a escala real. Sin embargo, el salto predictivo de micro-experimentos a armas en escala real, sin los correspondientes ensayos a escala real, siempre dejará importantes dudas. De modo que siempre habrá alguna experimentación a mayor escala, aunque podría no llegar al punto de explosión.
EE.UU. realiza “pruebas subcríticas” (bajo el punto de reacciones nucleares sostenidas en cadena) de artefactos radioactivos de tamaño normal bajo tierra en el Emplazamiento de Pruebas de Nevada, para monitorear el arsenal nuclear en proceso de envejecimiento; y ensayos de la dinámica de implosión de artefactos de tamaño normal, con sustitutos no reactivos de densidad similar a la de los materiales radioactivas en ojivas reales, que son realizados en la instalación de Dual-Axis Radiographic Hydrodynamic Test en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México.
Pero en cuanto al potencial para la fusión pura, ¿puede la NIF abrir una nueva era?, ¿puede trascender su origen en las armas nucleares?
Es bastante probable que la NIF termine por lanzar suficiente energía de luz de láser con suficiente rapidez a un objetivo de deuterio-tritio, y lo comprima hasta el punto de que libere más energía nuclear mediante reacciones de fusión que la cantidad de energía de luz de láser que le ha sido aplicada. El logro de esa “ignición” sería un primer paso en un prolongado proceso de desarrollo de un sistema práctico de generación de energía. Ya que la radiación nuclear sería emitida por el objetivo al reaccionar, los muros interiores de la cámara objetivo evacuada de la NIF interceptarían y contendrían esa radiación, y devendrían reactivos.
Es sólo un problema de mantenimiento para la NIF, en vista del bajo ciclo de trabajo (unos pocos por semana), pero es un problema significativo de diseño para un generador práctico (varios ciclos por minuto), en el cual material fluyente o un revestimiento sólido reemplazado periódicamente deben cubrir los muros para interceptar la radiación nuclear y atómica y convertirla en calor y electricidad para su uso externo.
Habrá que deshacerse como desecho radioactivo sólido del material de los muros que termina por degradarse porque es dañado por la radiación y llega a ser demasiado radioactivo. Hay muchas ideas sobre el diseño de los muros y el diseño de sistemas de Confinación Inerte de la Fusión (ICF), pero las soluciones a estos problemas siguen pendientes.
¿Es una política pública sensata invertir en la NIF como prototipo de un sistema de la ICF, a pesar del papel de la NIF relativo a las armas nucleares?
Depende del tipo de sociedad que se quiera alimentar, y cuándo se espera comenzar a hacerlo.
- Si se quiere alimentar una sociedad controlada por corporaciones con el mismo tipo de ideología capitalista que reprime la democracia y las aspiraciones populares, como en el EE.UU. actual, y se está dispuesto a esperar otra generación para sistemas prácticos de energía alimentada por fusión, la ICF es un uso sensato de dineros públicos.
- Lo que vale en un sistema capitalista es “acaparar el mercado” o tener “propiedad exclusiva.” En ese tipo de sistema económico, recursos esenciales como: energía, tipos de alimentos básicos patentados (genéticamente modificados), agua limpia, metales e hidrocarburos líquidos, son todos fuentes de beneficios para “propietarios” que pueden dispensar esos recursos a “consumidores” conectados mediante “redes de distribución” a nodos centralizados de control de propiedad. Se prende una luz en el cuarto, se aplica energía (y se contribuye a la contaminación) generada en otro condado, estado, provincia o nación; y se envía el pago a su empresa de electricidad a la dirección de alguna agencia de cobro en otro punto distante.
- Si uno prefiere organizar la sociedad de un modo socialista, o socialdemócrata, o sin clases, o por lo menos más igualitario y ciertamente no controlado por corporaciones, donde el gobierno es un instrumento de la voluntad popular en lugar de un protector de plutócratas o corporacionistas, se preferirá un sistema nacional de suministro de energía descentralizado, en el cual la generación, control, almacenamiento y uso de energía sean todos locales.
- Y, querrías que un tal sistema estuviera ahora mismo a tu disposición. Es la energía solar, y el que se enlace las fuentes locales solares-eólicas-hídricas en redes locales. Ya tenemos todos los conocimientos técnicos para implementar un sistema semejante, en realidad una red nacional de micro-redes o redes locales.
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La energía solar concentrada como calor sobre tubos que lleven aceite a lo largo de ejes focales de concentradores parabólicos, y que el aceite transfiera su calor a través de un intercambiador de calor al agua, generando vapor, que por su parte mueve una turbina que impulsa un generador eléctrico, puede producir electricidad de la luz solar con una eficiencia de un 1% a un 5%, permanentemente durante el día. La mejor esperanza para la NIF es que libere energía de fusión a aproximadamente un 10% de la energía eléctrica suministrada cada vez para alimentar los láseres; y hay que recordar que la conversión del estallido de la fusión a energía útil todavía no ha sido solucionada.
La energía solar convertida en electricidad con una eficiencia de un 1%, sobre un 2% del área terrestre de EE.II., generaría un 100% de la energía eléctrica utilizada por la nación: 13.300 kilovatios por hora per cápita ((kWh/c) para 300 millones de personas, para toda la nación 4 billones de kilovatios-horas (4 x 10 a la potencia de 12 kWh.) Es bastante probable que más de un 2% del área terrestre de EE.UU. consista de techos asoleados y de tierras marginales en áreas de propiedad del gobierno, como ser bases militares, y podrían fácilmente albergar un sistema nacional de energía solar-termal de propiedad pública.
El exceso de energía generada durante la luz diurna podría impulsar bombas que elevaran agua a grandes depósitos que serían evacuados para generar energía hidroeléctrica para el uso nocturno. Otras formas de almacenamiento de energía incluyen baterías eléctricas, aire comprimido y giroscopios. Obviamente, la capacidad agregada en una red solar nacional podría proveer energía para sintetizar combustible de hidrógeno (por ejemplo mediante hidrólisis del agua, ineficiente pero libre de combustión que genera CO2) para vehículos de transporte alimentados por motores termales (por ejemplo motores con pilas de combustible de hidrógeno para aviones a hélice, un coche deportivo para mi chochera) en lugar de baterías eléctricas o rieles (como en sistemas de tránsito masivo por tierra).
La energía eólica es la fuente más abundante de energía no fósil, no nuclear, de la actualidad. El viento offshore (imaginad torres eólicas en lugar de plataformas petrolíferas) pueden suministrar mucha energía, y se ha estimado que el Reino Unido podría generar toda su energía eléctrica con vientos del Mar del Norte, una fuente que probablemente será eterna, en comparación con el petróleo bajo ese mar.
Sólo militares como los que tenemos actualmente (para amplias guerras coloniales, e intimidación estratégica) querrían seguir dependiendo fuertemente de combustibles de hidrocarburo (para aviones jet, tanques y barcos de guerra nuevos) y energía nuclear (para bases aéreas flotantes llamadas portaaviones, y las bases sumergidas de misiles, llamadas submarinos).
El mejor futuro es con sistemas ampliamente distribuidos de generadores locales y personales de “energía verde”. Entraré en detalles en otras ocasiones, pero hay que darse cuenta de que no existen obstáculos técnicos, son todos políticos.
La NIF pertenece a la mentalidad que ve el taxímetro y la caja registradora (y sus expresiones más complejas) como el propósito de la organización social. Después de muchos años y muchos miles de millones de dólares de dineros públicos, puede llevar a una tecnología energética que produzca más kilovatios hora. Pero, es poco probable que ese flujo de energía sea tan seguro, fiable, libremente disponible, aliviador de la pobreza y de superación social como podría fácilmente serlo en la actualidad.
Para contactos con Manuel Garcia, Jr. escriba a: mango@idiom.com
Manuel Garcia, Jr. es físico en retiro. Su dirección de correo electrónico es: mango@idiom.com. Lea otros artículos de Manuel, o visite su sitio en Internet:
