La humanidad necesita mucha energía pero, ¿Para qué y para quién?
Los trabajadores queremos energía para todos, pero también
queremos democracia y socialismo.
La energía de las estrellas
 La crisis energética convencional ya es motivo de guerras y tiende a agravarse. En todo el mundo necesitamos prepararnos para la transición a otras fuentes alternas. No basta generar energía solo para el consumismo sino para el desarrollo social. La fusión, posible alternativa
En un futuro no muy lejano la humanidad
enfrentará una severa crisis energética. Ya no será posible
dilapidar los hidrocarburos, los que se tornarán muy costosos e incluso
inexistentes. Las economías de los países requerirán de
mucha energía. No existen muchas opciones, una fuente energética
alterna está representada por la energía del sol, en su forma de
fusión termonuclear.
A pregunta expresa a investigadores en
el área, europeos y norteamericanos, incluidos los mexicanos (integrantes
del FTE) respecto a cuándo será posible lograr la fusión
termonuclear controlada, la respuesta ha sido la misma: antes de 50
años.
¿Será posible? Eso depende de varias cuestiones
científicas y tecnológicas, económicas y políticas.
Ante todo se requerirá de un gran esfuerzo de los investigadores
científicos y trabajadores de la ciencia en general.
Existen dos
vertientes de la energía solar, una es el aprovechamiento de la
radiación solar que llega a la Tierra conocida generalmente como
energía solar y otra, la producción tecnológica en la
Tierra, de alguna de las reacciones que ocurren en el interior de las estrellas
para su aprovechamiento en forma de energía eléctrica. Este es el
caso de la fusión termonuclear controlada. La base
de la fusión es la teoría de Einstein, según la cual la
masa se puede transformar en energía.
Ya ha transcurrido
más de medio siglo desde los trabajos pioneros sobre la
fusión, iniciados en la ex URSS por el académico I.
Kurchatov. Se han alcanzado importantes desarrollos con los dispositivos
llamados Tokamak (acrónimo ruso que significa Cámara
Toroidal Magnética) pero aún no se domina a esta fuente
energética, que parece la única opción que se tiene a la
fecha.
La fusión termonuclear representa la fuente primaria de
energía en las estrellas. En el centro del Sol, y las demás
estrellas, la fusión ocurre continuamente en un ambiente que requiere
temperaturas de 10 a 15 millones de grados. Para el caso del Sol, este proceso
ha durado ya 4 mil 500 millones de años y serán posibles otros
tantos.
Durante la mayor parte de la vida estelar se producen reacciones
nucleares que involucran a átomos ligeros. El combustible más
utilizado es el hidrógeno del cual existen tres isótopos, a saber
H1, H2, e H3, conocidos como hidrógeno
ligero, hidrógeno pesado (Deuterio) e hidrógeno más pesado
(Tritio). En la colisión de estos dos últimos se libera
energía (cuadro 1). La dificultad está en producir la
fusión. Para ello se requiere de un dispositivo que pueda calentar el
combustible de Deuterio y Tritio a una temperatura suficientemente alta y
confinar al plasma bastante tiempo para que se pueda liberar la energía
producida por la fusión (cuadro 2 y 3).
Para llevar a cabo la
fusión termonuclear controlada en las condiciones terrestres, los
reactores tipo Tokamak representarían la alternativa viable
(cuadro 5).
Un importante avance se ha logrado en el confinamiento
magnético del plasma en el JET (Joint European Torus) (cuadro 6) y en el
TFTR (Tokamak Fusión Test Reactor) del PPPL (Plasma Physics Princeton
Laboratory) de Estados Unidos. Utilizando una mezcla combustible de D y T se ha
podido liberar una energía de 10 megawatts (Mw) de una manera controlada
durante un período de casi 1 segundo (1s). Tanto con el JET como con el
TFTR la física del Tokamak ha tenido muchos progresos. Ahora, se han
preparado las bases para el International Thermonuclear Experimental Reactor
(ITER) (cuadro 7). También en pequeños Tokamaks como el
“Novillo” de México (cuadro 8) se han tenido
importantes logros.
Pero, la situación es compleja. Para crear las
condiciones que permitan la fusión se requiere: 1) alcanzar temperaturas
mayores que las del centro del Sol, 2) Lograr mantener controlada a la
reacción de fusión de manera que pueda producirse suficiente
energía, y 3) concretar la operación exitosa de una central
eléctrica de fusión.
Se trata de lograr –en la
Tierra- el control de la fuente de energía de las estrellas. Las ventajas
de la fusión comparadas con otras fuentes de energía son muy
importantes, ya que, 1) sería una vasta fuente de energía, 2) los
combustibles son abundantes, 3) es inherentemente segura ya que el reactor
pararía ante cualquier falla en el funcionamiento, 4) no produce
contaminación atmosférica ni, por tanto, lluvia ácida ni
efecto invernadero, 5) la radiactividad producida, debida al Tritio
principalmente, decae muy rápidamente, de manera que, no se
tendrían problemas con los desechos (cuadro 4 y 5).
Si se logra
dominar a la tecnología de fusión termonuclear, se tendría
energía disponible por lo menos para los próximos mil años.
Eso es muy importante pero, persiste la pregunta que muchos trabajadores nos
hacemos en el mundo: ¿Para qué y para quién?
Esto se
refiere a cuestiones de fondo. El mundo necesita mucha energía,
sí, ¿pero se trata únicamente de generar por generar? Esto
es, ¿se trata de generar cada vez más energía sólo en
atención a los requerimientos del mercado y en abstracción de
consideraciones sociales? ¿El reto es únicamente pragmático
y, al utilitarismo, se le puede considerar como el criterio principal de la
verdad? Si esto fuera así, se trataría de un proceso sin
relevancia histórica. Sin embargo no lo es, el problema de la
energía se desarrolla en un contexto social e histórico
determinado.
En general, el capitalismo basa su política
energética actual en la quema del petróleo, agotando las reservas
mundiales.
En la generación de electricidad, la principal
contribución es de hidrocarburos. El uso de carbón en algunas
partes es importante con todas las inconveniencias que representa. El potencial
hidroeléctrico está presente únicamente en ciertos
países. Las demás fuentes contribuyen poco. Como el consumo se
incrementa constantemente es evidente que se requieren nuevas y vastas opciones,
como la fusión termonuclear.
Pero dominar a la fusión no
sólo implica resolver los problemas tecnológicos aún
pendientes. Se requiere también, de la definición de una
política energética consecuente.
Cuadro 1. Reacciones de fusión
Existen diferentes reacciones que pueden
ocurrir en el Sol y otras estrellas pero solamente unas cuantas tienen un valor
práctico para la producción de energía en la s condiciones
de la Tierra. Todas estas reacciones involucran al hidrógeno y sus
isótopos H1, H2 y H3, los últimos
conocidos como Deuterio (D) y Tritio
(T).
Una de las reacciones de
interés para su utilización en un reactor terrestre de
fusión consiste en la interacción de un átomo de
Deuterio(D) y otro de Tritio (T) para producir un núcleo de Helio (He),
también conocido como partícula alfa
(α), más
un neutrón (n) y cierta cantidad de energía expresada en mega
electrón volts (MeV), es decir:
D+T→He4
(3.52 MeV)+n (14.06 MeV) |
Cuadro 2. Condiciones para
la fusión
Temperatura. Las reacciones de
fusión ocurren a temperaturas muy elevadas. Para la reacción
Deuterio – Tritio se requieren al menos 100 millones de
grados.
Confinamiento de
energía. La mezcla de Deuterio y Tritio se debe confinar en
condiciones extremas de temperatura. En principio un plasma puede confinarse en
un campo magnético. La eficiencia del aislamiento magnético se
mide por una cantidad llamada Tiempo de Confinamiento de Energía. Esta es
la escala de tiempo característica para enfriar al plasma cuando la
fuente de calor es
removida.
Densidad. La
densidad de los iones debe ser suficientemente grande para que ocurran las
reacciones de fusión a las tasas requeridas. La potencia generada se
reduce si el combustible se contamina con impurezas de los materiales de las
paredes de la vasija y por acumulación de “cenizas” de Helio
(He). Los iones deben ser remplazados con nuevo combustible y las cenizas de
helio deben removerse.
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Cuadro 3. Valores
numéricos de la fusión
Temperatura de plasma: 100 –
200 millones de 0C
Tiempo de
confinamiento: 1 – 2
segundos
Densidad en el plasma: 2
–3 x 1020
partículas/m3
Las
condiciones requeridas se miden por el producto de estas cantidades que se llama
Producto de Fusión.
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Cuadro 4.
Ventajas de la fusión
Es una vasta fuente de
energía.
El combustible es
abundante.
No existe riesgo de accidente
nuclear.
No se producen desechos radiactivos de alto
nivel.
No se genera material para armas nucleares. |
Cuadro 5. Combustibles
para la fusión
Deuterio. Es abundante y puede
extraerse de todas las fuentes de agua. Existen recursos suficientes para los
próximos millones de
años.
Tritio. No
existe en la naturaleza pero se puede obtener a partir del
Litio.
Litio. Es el metal
más ligero y es abundante en la corteza terrestre. Se conocen reservas
para al menos los próximos mil
años.
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Política energética clasista
Dominar a la fusión debe llevar
al establecimiento de ciertas bases que la justifiquen socialmente. Entre los
criterios de tal política ha de estar el beneficio social de la
humanidad y el aprovechamiento racional de los recursos naturales
El
conocimiento científico y tecnológico adquirido con el dominio de
la fusión no es propiedad privada de nadie, ni se ha logrado
espontáneamente, es el resultado del conocimiento acumulado de la
humanidad. Su utilización debe ser en beneficio de ésta. Los
recursos naturales para la fusión están en las aguas de los mares
y éstos no son propiedad privada de nadie son patrimonio de la humanidad.
El Sol mismo no es propiedad privada de nadie ni podrá serlo
jamás.
En consecuencia, se precisa de la cooperación y
solidaridad internacional sin discriminación de ningún tipo. En
materia técnico-científica es muy importante el proyecto ITER pero
mejor sería un proyecto abierto a la participación de los
investigadores y trabajadores de todo el mundo, esto es, el proyecto
“Energía para todos” con la intervención igualitaria
de todos los Estados.
En este contexto, la industria eléctrica
del mundo basada en la energía del sol, como la fusión, debe ser
de propiedad social (bajo control obrero y social) por lo que, no debe haber
cabida para la privatización. Más aún, con tan enorme
potencial, la energía eléctrica generada debe ser gratuita
tratándose del consumo doméstico en todo el mundo (en
México ésta sería la llamada Tarifa 1).
Una
política energética para el beneficio de la humanidad sólo
pueden hacerla posible los trabajadores a través de la lucha organizada y
conciente. Los neoliberales jamás seguirán una política con
repercusiones sociales justas. Sería una verdadera tragedia que de la
crisis energética próxima saliera fortalecido el capitalismo.
Así, no tendría sentido dominar a la energía estelar, pues
solo serviría para alimentar con sangre al vampiro, prolongando
artificialmente la vida de un sistema social inherentemente injusto. Esto
serviría para el enriquecimiento desmedido de unos cuantos en detrimento
de la gran mayoría de los seres humanos.
Tal vez, algunos
investigadores fueran premiados pero nada más y se trataría de una
solución individualista. Mejor que eso, es pertinente asumir la
responsabilidad social.
Los investigadores y trabajadores de la ciencia
conscientes, tenemos el deber y el derecho a recuperar la personalidad e
iniciativa en los procesos de trabajo, asumiéndonos no sólo como
asalariados (así sea privilegiados) sino como productores para dirigir
tales procesos y sus resultados para el beneficio de todos.
Es necesario,
por tanto, hacer enormes esfuerzos para dominar a la ciencia y a la
tecnología, para aprovechar racionalmente a la naturaleza y transformar
los recursos disponibles con la mayor eficiencia. Pero también es
necesario hacer lo conducente para transformar socialmente al mundo.
Los
trabajadores estamos de acuerdo en producir más energía pero
también requerimos de democracia y de socialismo. Sí, de
socialismo, porque esta es la única propuesta coherente actual para la
transformación del mundo. No se trata de regímenes
burocráticos ni de política socialdemócrata sino de
revolución, de cambio social e histórico en sus connotaciones
profundas.
Notas:
(1) La información sobre los avances logrados es abundante y
está disponible en Progress Tokamak Physics during the TFTR Project en www.pppl.gov(2) La información sobre el Tokamak europeo puede consultarse en JET
under EFDA (the JET facility), Scientific Program en www.efda.org y en www.jet.uk(3) Información sobre el Tokamak mexicano,
“Novillo” puede consultarse en Ramos et al., (1983) y
Meléndez et al., (1998; 1999a; 1999b).
Cuadro 6- El
sistema Tokamak
El plasma consiste en dos tipos de
partículas cargadas eléctricamente: los iones (+) y los electrones
(-). Para aislar el plasma en las paredes de la vasija de vacío se
requieren campos magnéticos. En un campo magnético las
partículas se mueven en espiral a lo largo de las líneas de campo
pero se difunden lentamente al cruzarlo. Los sistemas de confinamiento
magnético más promisorios son toroidales (en forma de anillo) de
los cuales el más avanzado es el Tokamak (en ruso, cámara toroidal
magnética).
En un
Tokamak, el plasma es calentado en una vasija toroidal y confinado por los
campos magnéticos manteniéndolo alejado de las paredes de la
vasija.
Los componentes
básicos del sistema de confinamiento magnético Tokamak son: el
campo toroidal producido por las bobinas que rodean a la vasija de vacío
y, el campo poloidal producido en el plasma por una corriente inducida mediante
un transformador.
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Cuadro 7- El Tokamak
JET
Este es el Tokamak más grande del
mundo. El JET (Joint European Torus) es un programa europeo de fusión
establecido en 1978 y coordinado por Euratom (The European Atomic Energy
Community). El JET está instalado en Culham, cerca de Oxford, en
Inglaterra.
El JET es un
dispositivo de 15 metros de diámetro y 12 de altura. El centro es una
vasija de vacío en forma toroidal con un radio mayor de casi 3 metros. Se
tiene un sistema complejo de campos magnéticos. Durante la
operación se utiliza una pequeña cantidad de gas deuterio en la
cámara de vacío calentándose mediante una corriente de 7
millones de Amperes y un pulso de 30 segundos para producir un plasma con alta
temperatura.
En la primera fase se
alcanzaron temperaturas de 50 millones de grados, la que ha llegado a 300
millones de grados utilizando corrientes con ondas de radiofrecuencias de alta
potencia para calentar al plasma. En 1991, se alcanzó una significativa
producción de fusión controlada. En 1997, se logró una
potencia de
fusión de 16
megawatts (Mw) con plasmas de Deuterio y Tritio. La operación y
mantenimiento del JET se lleva a cabo mediante un sistema de manejo
remoto.
La EFDA (European
Fusión Development Agreement) preparó un nuevo convenio para
remplazar al JET en 2002.
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Cuadro 8- El ITER en
Cadarache
El 28 de junio de 2005 en Moscú,
los países promotores del proyecto internacional de fusión
(Unión Europea, Japón, Rusia, Estados Unidos, China y Corea)
acordaron la construcción del reactor ITER en Cadarache, al sureste de
Francia. El diseño del ITER empezó en 2001. A la fecha se han
construido varios componentes que incluyen las bobinas superconductoras,
cámaras de vacío, componentes internos y sistemas de
robótica.
El ITER
será un reactor experimental y se espera que genere hasta 500 Mw de
fusión. El presupuesto del ITER asciende a 4 mil 500 millones de euros, 5
mil investigadores serán contratados y se estima que el plasma se
produzca en el 2015. Luego se construiría la primera central
eléctrica de demostración.
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Cuadro 9- El
“Novillo” mexicano
En 1978 se inició un proyecto
mexicano de fusión termonuclear y, en 1983, se propuso el diseño
de una máquina experimental llamada “Novillo”. Este
pequeño Tokamak fue diseñado y construido por trabajadores
mexicanos del Centro Nuclear de Salazar, México.
El objetivo era desarrollar un
dispositivo que permitiera llevar adelante un programa de investigación
en física de plasmas. Varios e importantes resultados se obtuvieron
algunos de relevancia y originalidad internacional. El grupo de trabajo,
encabezado por el doctor Leandro Meléndez, logró fuertes apoyos
financieros internacionales. Como siempre ocurre en México, en cuanto se
alcanzan resultados importantes, la burocracia procede a destruir los grupos.
Así pasó con el “Novillo”, en 2004 el proyecto fue
absurdamente
cancelado.
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Referencias
Bahen D. 2000, Bandera Obrera Política Eléctrica Independiente, FTE.
Bahen D. 2000, Desarrollo Tecnológico sin Privatización Eléctrica, CIME-México.
Meléndez L., Barocio S., Chávez E. et, al. 1998, A Simple and Inexpensive Method
 to Align Toroidal Moduls in Tokamak, Nucl. Instr. and Meth.
in Phys. Res. A. 419, 181.
Meléndez L., Barocio S., Chávez E. et al. 1999a, Start-up Without Preionization
in Novillo Tokamak, The IEEE Transactions on Plasma Science.
Meléndez L., Barocio S., Chávez E. et al. 1999b, Física de Plasmas: Investigación
y Logros Alcanzados, IX Congreso Técnico-Científico ININ-SUTIN, 27.
Ramos J., Meléndez L. et al. 1983, Diseño del Tokamak Novillo,
Rev. Mex. Fís. 29 (4), 551.
Tuma J. 2000, en Lidové Noviny Praha 030600. 23. 
Corte del proyecto de fusión ITER
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Comisión de Energia