La carrera por los soles para dar energía al mundo
Tienen más potencia que el astro que usted conoce del Sistema Solar. Corea del Sur lleva la delantera.
Este es el reactor de fusión nuclear, apodado sol artificial, que desarrolló Corea del Sur para generar calor que produzca energía. FOTO: Tomada de phys.org
soles están en proceso de construcción en China, Corea del Sur y Francia.
En Corea del Sur se encendió un sol de más de 100 millones de grados Celsius. Está en la ciudad de Daejeon, no es un astro del Sistema Solar, menos de la Vía Láctea, sino que fue creado en el laboratorio del National Fusion Research Institute, un centro de investigaciones que sigue la pesquisa de generar calor para, a partir de este, crear en energía.
Su nombre es KSTAR y su temperatura es superior a la del Sol que usted ve desde su ventana. Según la NASA ese astro que ilumina el planeta tiene 5.537 grados Celsius en su superficie, mientras que la estrella artificial coreana equivale a ese número multiplicado por 18 mil.
En el edificio KSTAR Experimental Building se guarda esa réplica miniatura del sol que comenzó a pensarse en diciembre 1995 y que estaría terminado para 2025. Tras treinta años de investigaciones, el objetivo es conseguir que mantenga 100 millones de grados Celsius durante 300 segundos.
Ese nivel de calor se mantuvo durante 20 segundos en un experimento que realizaron en noviembre del año pasado, marcando así un récord mundial de temperatura sostenida por un lapso de tiempo determinado dentro de un sol de laboratorio.
¿Y por qué los cientificos se esfuerzan para contener altas temperaturas dentro de un aparato? Sencillo: el calor genera energía y el hombre necesita crear más fuentes de esta para responder a la demanda mundial.
Pugna por la fusión nuclear
Ese no es el único desarrollo de este tipo que está en adelanto. En Estados Unidos, Francia, Reino Unido y China también crean prototipos de grandes máquinas que contienen calor para mantener las altas temperaturas hasta que estas produzcan energía.
Además del ensayo de Corea del Sur, en China planean encender otro modelo este 2021. Todos esos experimentos hacen parte de pesquisas que buscan crear fuentes de energía más sostenibles y que garanticen el abastecimiento mundial a largo plazo.
Hasta ahora, el KSTAR surcoreano es el más avanzado que ha conocido la ingeniería. La máxima marca alcanzada por un aparato de este tipo fue de 1,5 segundos encendido, sosteniendo una misma temperatura, en 2018; luego, para 2019, se consiguió tenerlo operando por 8 segundos.
Con las pruebas que realizaron entre noviembre y diciembre lograron un hito de 20 segundos sosteniendo 100 millones de grados Celcius. Parece un tiempo corto para la percepción humana, pero para la ciencia es la consumación de un paso histórico.
“No es un sol artificial si no un reactor de fusión. Ese término es un concepto de energía nuclear”, explica José Valentín Laverde, investigador de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Pontificia Bolivariana. En el planeta tenemos diferentes tipos de energía: mecánica, solar, hídrica, a partir de hidrocarburos y, entre otras, como la nuclear.
Pero esta última siempre ha tenido sus peligros porque utiliza el mismo camino de la fabricación de armas nucleares, que es la fisión nuclear. La fisión, que suele hacerse con uranio, es la división del núcleo átomo. El problema es que esta genera una alta radiación y fue la base para tragedias mundiales como las bombas de Hiroshima y Nagasaki.
Entonces, desde hace varias décadas los científicos también exploran la fusión nuclear. Así, en lugar de dividir el núcleo del átomo, lo que sucede es que se unen varios núcleos atómicos de carga similar para crear uno más pesado.
Ese proceso se realiza en laboratorios y requiere una alta inyección de energía, pero, cuando es exitoso, produce mucha más potencia de la que se aplicó y, de esta forma, se consigue generar más de este recurso.
“Estos reactores por fusión nuclear también tienen radiciación, pero son más fáciles de contener. Usan electroimanes poderosos y temperaturas altas en aras de la eficiencia energética y la sostenibilidad, tanto económica como ambiental”, agrega Laverde.
Cuando usted estaba en secundaria seguramente conoció la tabla periódica. Entre sus elementos están el Hidrógeno y el Helio y estos son los que se necesitan para crear fusiones nucleares.
Estos reactores toman el gas del Hidrógeno, lo calientan a temperaturas extremas y este forma un plasma. Un plasma es una nube delgada y delicada que se manipula con poderosos imanes que consiguen que los átomos se fusionen hasta, por fin, liberar energía.
Pareciera, así, que el hombre intenta recrear la naturaleza desde los laboratorios para lograr entenderla. El Sol que ilumina la Tierra está compuesto, justamente, de moléculas de Helio e Hidrógeno. Son estas mismas las que interactúan en una fusión nuclear mediada por un equipo científico para generar calor y, de esta forma, la carga necesaria para generar energía y mentener el planeta en funcionamiento.
Alternativa más limpia
KStar puede leerse como el astro surcoreano, pero sus siglas en inglés también traducen Korea Superconducting Tokamak Advanced Research. La palabra ‘tokamak’ viene del ruso y es el núcleo del aparato necesario para generar estos procesos (ver Infografía).
Yong-Su Na es profesor del Departamento de Ingeniería Nuclear de la Universidad Nacional de Seúl y uno de los investigadores de ese proyecto. Él dijo al medio especializado Phys que esa investigación nos acerca a la humanidad al desarrollo de tecnologías para la realización de la energía de fusión nuclear. En otros términos: el mundo necesita explorar nuevos tipos de energía y de ahí la carrera de las potencias emprendieron para conseguirlo.
Generarla a través de petróleo o carbón representa altas emisiones; la solar es más amigable con el ambiente, pero los materiales que requieren los paneles tienen una marcada huella ambiental por la basura electrónica que requieren. Sin embargo, dicen expertos, la fusión nuclear puede ser mucho más amigable con el planeta.
Por otro lado, la eólica, con turbinas que se instalan en tierra o mar, está condicionada al flujo del viento; cuando es terrestre depende de grandes campos de superficie. Por eso, en Alemania, por ejemplo, instalan plantas de energía eolica en el océano.
“El gran reto de la humanidad es el cambio climático. La ventaja de la energía nuclear es que no genera emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, entonces, es una forma potente de tener mucha energía con impactos bajos y sin emisiones; además de tener energía muy concencetrada”, afirma Santiago Ortega, director de innovación en Emergente Energía Sostenible.
Cuando se le pregunta a Ortega sobre qué tanta basura podría generar la fusión nuclear, responde que “es un tema mínimo si se compara con la cantidad de energía que es capaz de producir”. Tal vez por eso las potencias mundiales le apostaron a desarrollar esa tecnología.
En China trabajan en el HL-2M Tokamak, un dispositivo ubicado en la ciudad de Chengdu, que sería capaz de alcanzar 150 millones de grados Celsius.
El proyecto más grande del mundo en esta materia se desarrolla en Francia desde 1985 y cuenta con la colaboración de 35 países encabezados por China, la Unión Europea, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos. El primer plasma de este se probaría en 2025.
En esta carrera por crear soles artificiales Corea del Sur lleva la delantera. Que se mantenga a la vanguardia dependerá de los avances que muestre la iniciativa este año y, para 2025, según los planes del KStar, el mundo conocería los resultados definitivos de la fusión nuclear .
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