Por: Jennifer Langston.

 El utilizar la fusión de partículas atómicas, lo cual es un evento que produce la tremenda cantidad de energía proveniente del Sol (170,000 Teravatios), siempre ha sido la reliquia más preciada de los científicos que en la Tierra trabajan en el campo de las fuentes de energía renovables. La razón es que la fusión nuclear mencionada no produce polución, tampoco emite gases causantes del efecto invernadero, el costo del combustible que usa es mínimo y se encuentra fácilmente a partir del agua de mar; pero lo más importante es que a diferencia de la fisión nuclear, la fusión no produce desechos nucleares radioactivos de vida prolongada, los cuales son dañinos para la vida humana.

 El mecanismo básico para obtener la fusión nuclear consiste en hacer que dos partículas atómicas, las cuales individualmente se resisten a ser fusionadas, finalmente lo hacen sin ocasionar una reacción nuclear peligrosa en cadena.  En la actualidad, los científicos que están trabajando en fusión nuclear han conseguido crear reacciones de fusión auto sostenida controlada, las cuales producen mayor cantidad de energía que la que es consumida.  Los elementos con los cuales se viene trabajando son los isótopos del hidrógeno llamados deuterio y tritio.  La fusión nuclear de ellos produce helio, neutrones y grandes cantidades de energía.  Clique en el Tema: Ciencia Avanzada y vea el video: Sobre la Fusión Nuclear.

 El equipo de investigadores de la Universidad de Washington ya lleva realizando 20 años de trabajo de investigación tratando de encontrar un plasma estable para conseguir la fusión de partículas atómicas.  Inicialmente inventaron y construyeron un dispositivo llamado Pinchazo Z, el cual funciona estabilizado mediante un flujo esquilado.  En una próxima etapa investigativa, el tamaño de este dispositivo será ampliado con la esperanza de lograr una reacción sostenible de fusión nuclear la cual algún día pueda dotar energía limpia y renovable a los hogares así como para el transporte vehicular, la industria y el comercio.

La fusión de partículas atómicas es la forma de energía renovable más limpia y también la más robusta. El nuevo prototipo del Pinchazo Z será construido en el campus de la universidad mencionada.  Este es un proyecto que será un experimento de prueba de principio porque demostrará las posibilidades que tiene el Pinchazo Z, estabilizado mediante un flujo esquilado para producir fusión nuclear.

 La fusión nuclear es un fenómeno diferente a la fisión nuclear.  Esta última divide átomos pesados produciendo energía en las plantas nucleares generadoras de electricidad.  En cambio, la fusión de átomos más pequeños puede producir mayores cantidades de energía pero no produce cantidades impredecibles de isotopos radioactivos, o desecho nuclear de larga vida radioactiva.  En el caso del proyecto de fusión en la Universidad de Washington, el combustible a usarse serán isotopos inofensivos de hidrógeno, tales como algunos gramos de deuterio y de tritio los cuales se encuentran fácilmente en la naturaleza.  Con estas pequeñas cantidades de combustible, una fusión nuclear es cuatro millones de veces más energética que una reacción tal como la quema de petróleo, carbón de piedra o gas natural.  Por ejemplo, mientras que una planta generadora de electricidad a carbón de piedra de 1000 MW requiere 2.7 millones de toneladas de carbón de piedra por año, una planta nuclear a fusión de la misma potencia requiere 250 kilos de combustible por año para funcionar.  La mitad deuterio y la otra mitad de tritio.

 Sin embargo, el proceso de fusión produce neutrones que si no son controlados adecuadamente, pueden originar peligros.  Pero afortunadamente, el comportamiento d los neutrones ya ha sido estudiado y entendido.  Así por ejemplo, la terapia con neutrones es un procedimiento bastante conocido para tratar ciertos tipos de cáncer.  En el proyecto de fusión de la Universidad de Washington, la emisión de neutrones será monitoreada frecuentemente con el fin de establecer que los protocolos de seguridad se cumplan fehacientemente sin causar riesgos.

 Un diagrama del Pinchazo Z se muestra en la siguiente figura.  Este dispositivo tiene una configuración linear simple y su operación es estabilizada mediante una esquilada de flujo la cual impide el origen y crecimiento de inestabilidad en el plasma.  Este es un concepto similar a lo que sucede con los carros que viajan en el carril del medio de una vía rápida de tres vías, y los cuales son impedidos de cambiar de carril por el tráfico más rápido ocurrente tanto en los carriles de la izquierda como de la derecha.

 Aplicando suficiente energía a este remolino de partículas positivas y negativas, se puede conseguir que los núcleos se fusionen.  Bajo las condiciones adecuadas, las cuales hasta el momento han probado ser tan diabólicamente difíciles para duplicar las condiciones de la fusión nuclear ocurrente en el Sol, este proceso produce más energía que la que consume.

 Las investigaciones a ser realizadas por el equipo del proyecto de fusión nuclear en la Universidad de Washington estarán enfocadas en la ciencia básica involucrada en crear, restringir, y estabilizar el plasma, el cual es el ingrediente básico para lograr la fusión de partículas atómicas.  El plasma, también llamado el cuarto estado de la materia, se forma cuando un gas es super calentado  hasta que sus electrones son separados de los núcleos de sus respectivos átomos.

 Un problema principal es que la creación de plasma requiere temperaturas elevadísimas, del orden de los 150 millones de grados C, y hasta el momento no existe material alguno que pueda soportar tal temperatura sin desintegrarse completamente.  Un enfoque que usan los investigadores de fusión nuclear es usar campos magnéticos potentes generados por bobinas gigantes diseñadas para contener el plasma. (http://www.iter.org).

 Los investigadores de la Universidad de Washington ya han experimentado con el Pinchazo Z, el cual es geométricamente bien simple y un enfoque para conseguir fusión que usa la corriente eléctrica para magnéticamente restringir comprimir y calentar un cilindro largo de plasma fluyente.  Este procedimiento no requiere de bobinas gigantes, lo que hace que el tamaño del Pinchazo Z sea más pequeño y más versátil que las máquinas de fusión masiva con las cuales se viene experimentando en otras universidades a nivel mundial.

 El Pinchazo Z todavía tiene sus propios problemas y uno de ellos es que el interface entre el campo magnético y el plasma es inestable.  Esto sucede cuando ambos tratan de invertir e intercambiar lugares, de la misma forma que en un vaso conteniendo agua y aceite, la capa de agua y la capa de aceite tratan de invertir su posición.  Los investigadores de la Universidad de Washington han desarrollado un acelerador el cual manipula las propiedades del mismo plasma para crear condiciones más estables, al menos a bajas temperaturas.

 El equipo de investigadores de la Universidad de Washington planea construir un nuevo Pinchazo Z para el verano del 2016.  La primera prueba de fusión nuclear será en el 2017.

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