Un 6 de enero, pero de 1939, se publicaron los primeros resultados que daban una idea del poder de la energía nuclear. Otto Hahn y Fritz Strassman, en un laboratorio en Berlín, dispararon neutrones lentos a una masa de uranio y, sorprendidos, vieron que una parte de esta se transformaba en bario en lugar de en radio, que es el producto natural del decaimiento del uranio.
Confundido, Hahn le escribió Lise Meitner, quien había sido su colaboradora durante 30 años pero que, por ser de origen judío, había sido obligada a salir de Alemania.
Fueron ella y su sobrino, otro físico llamado Otto pero apellidado Frisch (quien, según cuenta José Manuel Sánchez Ron en El poder de la ciencia, había ido a pasar unas vacaciones con sus tías en un pequeño pueblo noruego), quienes lograron entender el fenómeno.
Meitner y Frisch utilizaron la ahora famosa fórmula de Albert Einstein para la conversión de masa en energía (E=mc²) para explicar los datos del experimento; así que unos días después de recibir la carta, Meitner le escribió a Hahn: “Ahora estoy bastante segura de que realmente tienes una destrucción hacia el Ba(rio)”.
Unas semanas después de que Hahn y Strassmann publicaran su artículo en la revista Die Naturwissenschaften, Meitner y Frisch publicaron su interpretación el 11 de febrero en Nature.
Los primeros pasos para poder usar la energía nuclear se habían dado, y las posibles consecuencias estaban a la vista.
Así, por un lado, el 2 de agosto del 1939, Einstein, por consejo de Leo Szilard, escribió una carta al presidente estadounidense Franklin Roosevelt advirtiéndole sobre la posibilidad de que los nazis estuvieran construyendo una bomba atómica, el poder que ésta podría tener y la necesidad de que su gobierno se adelantara en esta empresa. El 6 de agosto de 1945, en la ciudad japonesa de Hiroshima, Estados Unidos gracias mostró que había alcanzado esa meta.
Por otro lado, en octubre de 1939, un artículo en la revista Scientific American aseguraba: “La producción de energía mediante la fisión nuclear no pasa del ámbito de lo posible. Bajo las condiciones actuales, el proceso es tan poco eficiente como sacar arena de una playa grano a grano” (traducción de Sánchez Ron).
Sin embargo, el 2 de febrero de 1942, Enrico Fermi y su equipo lograron producir la primera reacción de fisión nuclear en cadena controlada en el Chicago Pile 1, el primer reactor nuclear del mundo que habían construido debajo del estadio de fútbol de la Universidad de Chicago.
El camino de la energía obtenida por fusión nuclear, que es más promisorio, ha sido mucho más lento y tortuoso que el de la fisión, hasta que el martes 13 de diciembre del año pasado dio un paso que no había dado en 70 años.
Obstáculos hacia un mundo mejor
La energía obtenida por fusión nuclear ha sido una ilusión poderosa, pues no genera desechos peligrosos y sería tan abundante, se cree, que permitiría deshacernos de los combustibles fósiles y llevar a cabo procesos que actualmente son muy costosos, como desalar el agua de mar para hacerla potable.
Sin embargo, para hacer fusión a nivel comercial hay dos obstáculos grandes: el primero es que a diferencia de la fisión, que requiere relativamente poca energía para iniciar el proceso, fusionar dos átomos necesita de muchísima energía; en principio, se requiere generar condiciones como las que existen en el interior de una estrella.
Curiosamente, este inmenso obstáculo es el que se ha podido superar en más de una ocasión. Hasta hace unas semanas, la forma más promisoria para lograrlo era con los reactores tipo tokamak, inventados en la Unión Soviética y cuyo diseño fue dado a conocer en 1968.
Para obtener fusiones nucleares en un reactor tipo Tokamak, los átomos que están en estado de plasma (es decir, sin electrones) se elevan a una temperatura de unos 150 millones de grados centígrados; lo cual es unas 10 veces más caliente que el interior del Sol, pero es necesario porque el plasma está contenido por campos magnéticos y no se puede elevar mucho la presión.
Hasta ahora, en estos reactores, y varios otros que funcionan con principios similares, se ha logrado hacer fusión atómica, pero el rendimiento de ésta ha sido siempre menor a la enorme cantidad de energía que se requiere.
El gran avance de finales de 2022 es que, por un lado, se utilizó un reactor distinto, en el que una multitud de rayos X en forma de láser se enfocan desde diferentes direcciones en el plasma.
Por otro, es la primera vez que se obtiene más energía de la que se ingresa, aunque… la ganancia de energía es de poco más del 50% sólo si se considera la energía de los rayos láser que incidieron en el plasma, con una energía de 2.05 megajoules, y que se obtuvieron 3.15 MJ; pero si se considera la energía necesaria para generar esos rayos láser ya no sale la cuenta. Una vez que se logre superar este obstáculo, falta remontar el otro, que parece más sencillo, pero no lo es.
En una reacción de fusión se juntan átomos de deuterio y tritio (estos isótopos del hidrógeno se distinguen porque los núcleos de los tres tienen un solo protón, pero el deuterio tiene además un neutrón y el tritio tiene dos).
El deuterio es bastante abundante, alrededor del 0.02% de los átomos de hidrógeno del agua que hay en la Tierra son de deuterio.
Pero el tritio es muy escaso. El porcentaje que existe en el agua tiene 18 ceros después del punto decimal. Hasta ahora, la principal fuente de tritio son los reactores de fisión nuclear, y las reservas mundiales se calculan en unos 20 kilogramos.
Epílogo del ámbito de lo posible
En caso de ser exitoso, el nuevo camino de la fisión nuclear podría producir un reactor comercialmente viable en unos 20 años… aunque esta frase, o alguna similar, se viene diciendo desde 1968. Esperemos que ahora sí sea cierto.
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