FTE
26 de septiembre de 2001, Universidad Obrera de México

La Fusión Nuclear y el Tokamak "Novillo"

L. Meléndez, S. R. Barocio, E. Chávez

Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares

lml@nuclear.inin.mx

RESUMEN: En un mundo globalizado es necesario considerar el contexto internacional del problema energético. Sin duda, el proyecto nacional de energía estará determinado principalmente por factores internos. En esta presentación se describe un panorama generalizado de las tendencias en el consumo de energía y se intenta hacer ver la conveniencia de la energía nuclear de Fisión, para resolver los problemas de demanda energética en transición y la energía nuclear de Fusión para resolver los problemas de energía en forma definitiva. Se hace notar la importancia de la investigación científica que se realiza en el Tokamak Novillo del ININ y de sus consecuencias para el país.

EL MUNDO Y SUS FUENTES DE ENERGÍA

Un mundo sin la utilización de grandes cantidades de energía, es concebible, pero sería un mundo completamente distinto. Un programa energético nacional tendrá que considerar las políticas mundiales al igual que las políticas nacionales en cuanto a necesidades, estrategias y repercusiones.

Las fuentes de energía mundial están distribuidas aproximadamente de la siguiente manera:

Petróleo 37.0 %
Carbón 23.0 "
Gas Natural 20.0 "
Combustibles renovables y basura 10.9 "
Nuclear 06.5 "
Hidroeléctrica 02.2 "
Otras 00.4 "

El consumo mundial de energía se distribuye principalmente en tres áreas importantes:

Electricidad 33 %
Gasolinas y Gasóleos 33 "
Carburantes y Calefacción 33 "

Con una población mundial de aproximadamente 6,000 millones de habitantes, el consumo total anual se estima en alrededor de 10,000 millones de toneladas equivalentes de petróleo. Por tanto cada habitante del planeta consume en promedio 1.6 toneladas equivalentes de petróleo al año.

En los próximos diez años se espera que el consumo de energía mundial se incremente entre un 20 y un 25 %. Esta predicción podría resultar catastrófica ya que los problemas ambientales crecen sin medida y podrían, en algún momento, frenar el crecimiento energético mundial. El 87 % del consumo actual de energía es contaminante. La Agencia Internacional de la Energía estima que las emisiones de CO2, responsables del calentamiento global por efecto de invernadero, aumentarán para 2010 casi un 50 % con respecto a los niveles de 1993.

Las naciones en desarrollo, cuya población representa más del 80 % del total, sólo consumen el 30 % de la energía consumida a nivel mundial. "Existen 2000 millones de personas que no tienen luz".

La población de los países en desarrollo crecerá de manera importante y para el año 2050 comprenderá casi el 90 % de la población mundial total. Esto, bajo condiciones incluso modestas de desarrollo puede disparar la demanda de energía, aunque el consumo sea muy dispar. Un europeo consume seis veces más energía que un habitante promedio de países en desarrollo.

Con este panorama mundial, se puede dar un marco, al menos parcial, para un programa energético nacional, el cual necesariamente se verá comprometido, entre otras cosas, por la realidad que se ha descrito.

EL PROYECTO NACIONAL DE ENERGÍA

El programa energético nacional para los próximos 50 años, entre otros, enfrentará dos fuertes compromisos:

  1. Deberá cumplirse con una gran demanda de energía debido a una población creciente.
  2. Deberá cumplirse con una legislación mundial que buscará reducir el calentamiento global.

Como se puede ver, cumplir con estas dos exigencias resulta contradictorio en cierto sentido y en última instancia limitante.

Por una parte, es necesario buscar fuentes alternativas de energía que reduzcan ese 87 % de energías contaminantes a proporciones menos inadecuadas. Por otra, se tienen que buscar fuentes de energía que enfrenten la demanda de una población cada vez mayor.

Sin duda es conveniente optar por energías limpias y renovables. Desafortunadamente fuentes de energía tales como la Solar, Eólica y Biomasa están limitadas en su aplicabilidad, dado que su densidad de energía es muy baja. No obstante, se deben seguir investigando y aprovechar al máximo con el fin de no empeorar las condiciones ambientales.

La otra alternativa es la energía de origen nuclear:

  1. Energía Nuclear de Fisión
  2. Energía Nuclear de Fusión

LAS ALTERNATIVAS VIABLES

A. La Fisión

La energía nuclear de Fisión, es la modalidad utilizada por los reactores nucleares de la Central de "Laguna Verde".

En los últimos 40 años esta modalidad de generar energía ha tenido un crecimiento impresionante a pesar de los problemas de los desechos radiactivos y los accidentes de la Isla de las Tres Millas y Chernobyl. En 1970 en el mundo se generaban 16,000Mw de nucleoelectricidad, en el año 2000 esta generación ascendió a 340,000Mw.

A pesar de este crecimiento la generación de nucleoelectricidad, no se ha cubierto la demanda y en E.E.U.U. se está gestando lo que podría ser una gran crisis energética. Esto ha motivado que se reactive el proyecto nucleoeléctrico dando lugar a nuevas propuestas en cuanto a seguridad e impacto ambiental.

En la actualidad se tienen en diseño, construcción y pruebas los reactores nucleares de Fisión de la cuarta generación: GT-MHR (Gas Turbine Modular Helium Reactor) y PBMR (Pebble Bed Modular Reactor) 50 % más eficientes y superseguros. Podrían entrar en operación en 2009.

B. La Fusión

La energía nuclear de Fusión, es la modalidad utilizada por el sol y las estrellas para generar las descomunales cantidades de energía que, en particular, le dan vida a nuestro planeta.

El hombre de ciencia desde mediados del siglo pasado busca, cada vez con mayor intensidad, la solución al problema de domesticar para usos pacíficos la energía nuclear de Fusión.

El interés tan grande en la Fusión se debe a que ésta sería la fuente de energía prácticamente inagotable, limpia y accesible, dado su combustible esencial (agua), para casi todos los países de mundo.

La energía nuclear de Fusión, quizá la más densa disponible, es decir, la que proporciona más energía por unidad de volumen, será comercialmente competitiva en un futuro, todavía incierto, de aproximadamente 40 años. Se ha comentado, por parte de especialistas que, "esta energía estará disponible cuando realmente se necesite".

Es indudable que la energía de Fusión tiene grandes ventajas con respecto a las demás y se espera que en este siglo una cantidad importante del consumo mundial de energía sea de origen nuclear de Fusión.

Es importante hacer notar que tanto la energía nuclear de Fisión como la de Fusión no contribuyen al efecto de invernadero que produce el Calentamiento Global.

El Tokamak Novillo

En México se han dado los primeros pasos en Latinoamérica, después de Brasil, para iniciar la investigación científica y tecnológica en materia de Fusión Nuclear Controlada. En el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) se ha diseñado, construido y se tiene en operación una máquina electromagnética "Tokamak Novillo", con el objeto de crear la infraestructura científica y tecnológica que permita la participación de mexicanos en el desarrollo y aplicación de esta fuente tan importante de energía.

Uno de los logros más importantes del trabajo de investigación que se ha realizado en Tokamak Novillo consiste en haber logrado la operación de esta máquina sin un sistema de preionización. Novillo es el único pequeño tokamak en el mundo que enciende sin el apoyo de un sistema de preionozación. Esto seguramente tendrá implicaciones en varios aspectos del funcionamiento y operación de los tokamaks más avanzados.

Sabemos que en un proyecto nacional de energía a 25 años no es posible incluir necesariamente la energía nuclear de Fusión, en particular a las máquinas tokamak, sin embargo es de gran importancia estratégica mantener y fomentar la investigación científica en este campo ya que las dependencias del extranjero, en particular la energética, pueden resultar, en este caso, en más "mexicanos sin luz".


leandro meléndez lugo, investigador del ININ, lml@nuclear.inin.mx

samuel r. barocio delgado, investigador del ININ, sbr@nuclear.inin.mx

esteban chávez alarcón, investigador del ININ, echa@nuclaer.inin.mx

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