“Cantigas…., mujeres…., glorias…., felicidad…., mentira todo, fantasmas vanos que formamos en
nuestra imaginación y vestimos a nuestro antojo, y los amamos y corremos tras ellos, ¿para qué?,
¿para qué?, ¿para qué? Para encontrar un rayo de luna.(G .A .Becquer).
Sísifo, dentro de la mitología griega, como Prometeo, hizo enfadar a los dioses por su extraordinaria
astucia. Como castigo, fue condenado a perder la vista y a empujar perpetuamente un peñasco
gigante montaña arriba hasta la cima, sólo para que volviese a caer rodando hasta el valle, desde
donde debía recogerlo y empujarlo nuevamente hasta la cumbre y así indefinidamente.(Pindaro).
¿Que tienen estos mitos y leyendas en común con la Física?. Pues que el hombre como especie y
gracias a una de sus grandes invenciones , el Método Científico , persigue utopías que tienen el
poder de impedir muchas veces el autentico progreso. Solamente y gracias a la observación ha
podido aprovechar tres elementos naturales, a saber : el fuego, la electricidad-magnetismo y la
energía nuclear de fisión. Ninguna elucubración incluso con la ayuda de ordenadores, nuevo software
(inteligencia artificial, simulaciones) ni hardware (aceleradores, telescopios, etc) ha llegado a explicar
las leyes del Universo ni su composición. Partimos de la base del Big Bang y otras hipótesis
creacionistas. Del comienzo y el final de todo y de la ocurrencia de forma natural de grandes
catástrofes. También especulamos con la variación de las leyes físicas en el tiempo y la distancia y
según en que galaxias. Vemos al Universo como simétrico , con una flecha del tiempo que comienza
en el pasado y termina en el futuro y una leyes de acción previa a la reacción que son inamovibles.
Algunas de las utopías mas conocidas incluyen ,la energía de fusión en la tierra (1*), el
movimiento perpetuo, la energía del punto cero del vacío, la entropía creciente y la posibilidad de
los viajes interestelares.
Pero empecemos por la primera: en una entrega anterior explique, que con la tecnología actual y
mirando a la naturaleza y física del sol y las estrellas es imposible realizar la fusión del hidrogeno y/o
sus isotopos de forma controlada y lograr una reacción en cadena que en ultimo lugar daría una
relación energía suministrada-generada superior a 1. En la practica tendría que ser mayor de 10 y
siempre que las maquinas no fueran excesivamente grandes en relación con el exceso de energía
generada como pasa con el Confinamiento Inercial por Laser.
Cadena proton-proton
Cadena proton-proton (1). La cadena protón-protón es una de las dos reacciones
de fusión que se producen en las estrellas para convertir el hidrógeno en helio. El otro proceso
conocido es el ciclo CNO (Carbono-Nitrogeno-Oxigeno). El balance global del proceso es el
equivalente de unir cuatro nucleones y dos electrones para formar un núcleo de helio-4 (2
protones + 2 neutrones) .El balance global del proceso es el equivalente de unir cuatro
nucleones y dos electrones para formar un núcleo de helio-4. Si se compara la masa del átomo
de helio-4 final con la masa de los cuatro protones iniciales+ 2 electrones, se ve que el 0,7% de
la masa original se perdió. Esta masa se convirtió en energía, en forma de rayos gamma y
neutrinos lanzados durante las reacciones individuales. La energía neta liberada por la cadena
completa es de 26,73 MeV.
A las temperaturas estelares de entre diez y veinte millones de kelvins, el tiempo medio de la
reacción es de alrededor de 109 años. Tiempo muy prolongado pero más que suficiente para
sostener al Sol dada la ingente cantidad de hidrógeno contenido en el núcleo y las enormes
cantidades de energía que, incluso ese bajo ritmo de reacciones, aporta. Ritmos de reacción
demasiado veloces harían imposible la estabilidad hidrodinámica en las estrellas
consumiéndolas en explosiones casi instantáneas tras su formación (reacciones neutronicas). En
el sol ,las reacciones de fusión son aneutronicas es decir que no producen neutrones, solo
partículas cargadas. No existe tritio en el interior de las estrellas. Esta masa se convirtió en
energía, en forma de rayos gamma y neutrinos lanzados durante las reacciones individuales. La
energía neta liberada por la cadena completa es de 26,73 MeV. Sólo la energía liberada en
forma de rayos gamma interactúa con protones y electrones y calienta el interior del Sol.
En esta reaccion neutronica (3) (bombas termonucleares),se producen 17,6 MeV de energia
de la cual solo solo el 25% es utilizable en forma de radiacion electromagnetica y termica . El
resto corresponde a un neutrón de alta energia (14 Mev) que se concentra en forma de masa
y que no es retenido por las barreras electromagnéticas escapando a las reacciones en
cadena. Por este motivo esta reacción tiene un déficit de 75% y no será nunca rentable.
El ciclo CNO (carbono-nitrógeno-oxígeno), también llamado ciclo Bethe-
Weizsäcker a nombre de sus descubridores (2), es una de las 2 reacciones
nucleares de fusión por las que las estrellas convierten hidrógeno en helio, siendo la otra
la cadena protón-protón. Aunque la cadena protón-protón es más importante en las estrellas
de la masa del Sol o menor, los modelos teóricos muestran que el ciclo CNO es la fuente de
energía dominante en las estrellas más masivas. El proceso CNO fue propuesto en 1938
por Hans Bethe.
Otras reacciones: segun Wikipedia.
Combustible de fusión de primera instancia:
El deuterio y el tritio son considerados la primera generación de combustibles de fusión y existen
varias reacciones en las cuales pueden fusionarse juntos. Las tres reacciones más habituales
son:
²H + ³H → n (14,07 MeV) + 4He (3,52 MeV)
²H + ²H → n (2,45 MeV) + ³He (0,82 MeV)
²H + ²H → p (3,02 MeV) + ³H (1,01 MeV) (reaccion aneutronica)
Combustible de fusión de segunda instancia:
La segunda generación de combustibles requiere o bien alcanzar temperaturas más altas de
confinamiento para lograr la fusión o tiempos de confinamiento más prolongados, que los
requeridos para los combustibles de primera generación. Este grupo está formado por deuterio y
helio tres. Los productos de estos reactivos son todas partículas cargadas, pero existen
reacciones laterales no beneficiosas que llevan a la activación radioactiva de los componentes
del reactor de fusión.
²H + ³He → protón (14,68 MeV) + 4He (3,67 MeV)
Combustible de fusión de tercera instancia:
Hay varios combustibles de fusión potenciales en la tercera generación. La tercera generación
de combustibles de fusión producen sólo partículas cargadas en el proceso de fusión y no hay
reacciones laterales y/neutronicas. Por lo tanto, no habría ninguna activación radioactiva en el
reactor de fusión. A menudo esto es visto como el objetivo final de la investigación de la fusión.
El ³He es el combustible de tercera generación que es más probable que se utilice primero ya
que tiene la menor reactividad de Maxwell en comparación con otros combustibles de fusión de
tercera generación. Es muy abundante en la luna. ³He + ³He → 2 protones + 4He (12,86 MeV)
Otra reacción de fusión aneutrónica podría ser la de protón-boro:
protón + 11B → 3 4He
Las reacciones laterales serían de alrededor del 0,1% de la energía de fusión llevada a término
por los neutrones. Con 123 keV, la temperatura óptima de esta reacción es cerca de diez veces
más que para las reacciones de hidrógeno puro, el confinamiento de energía debiera ser 500
veces mejor que la requerida para la reacción D-T, y la densidad de energía sería 2.500 veces
más baja que para D-T. Otra sorpresa en la física de la fusión nuclear del hidrogeno, es que la
mayoría de la energía inyectada en el reactor es captada por los electrones del plasma y ya
sabemos que estos no pueden fusionarse entre si para formar nucleones (4) ? ni se trasforman
en energía electromagnética o térmica.
Tambien para que la fusion se sostenga los productos de la misma tienen que formar una
reaccion en cadena para realizar otras reacciones de forma secundaria.
Una reacción nuclear en cadena es una reacción nuclear que se sostiene en el tiempo al
provocar un neutrón la fisión de un átomo fisible, lo cual liberan varios neutrones, que a su vez
causan otras fisiones. (energia de fision)
Esta reacción en cadena solo se produce si al menos uno de los neutrones emitidos en la fisión
es apto para provocar una nueva fisión. Las reacciones en cadena involucran al menos dos
intermediarios altamente reactivos, los cuales pueden ser átomos o radicales, conocidos como
acarreadores de cadena y generalmente tienen ecuaciones cinéticas complicadas con órdenes
fraccionarios. Las reacciones en cadena ocurren en etapas conocidas como: Iniciación,
Propagación, y Terminación . En algunos casos puede también haber una etapa de Inhibición.
En el caso de la fusion , en cualquiera de sus formas no se producen reacciones en cadena con
las propiedades enunciadas.
Por todo lo anterior ,es extremadamente improbable que la energía de fusión sea realizable
en la tierra. Las estrellas están formadas de plasma a presión y en ellas solo se desprenden
fermiones cargados. No existen prácticamente neutrones, por lo que son muy estables y de vida
muy larga. Producen energía lentamente y su vida media es de miles de millones de años.
En resumen, el hombre tendrá que buscar en otras direcciones para encontrar esa energía
barata ,abundante y no contaminante que tanto necesita. Ojala conseguido esto , la paz permita
el progreso y la conquista de nuevos horizontes.
BIBLIOGRAFIA
1*.- 1920. Space, Time and Gravitation: An Outline of the General
Relativity Theory. Cambridge University Press. ISBN 0-521-33709-7.
En 1920, Arthur Eddington, fue el primero en sugerir que las estrellas obtenían
su energía a partir de la fusión nuclear del hidrógeno en helio.
1.-Claus E. Rolfs; William S. Rodney (1988). Cauldrons in the Cosmos.
The University of Chicago Press. p. 354
2.- H. A. Bethe: Energy Production in Stars, 1938 Archivado el 27 de septiembre
de 2011 en Wayback Machine.
3-.-Teller, Edward; Ulam, Stanislaw (9 de marzo de 1951).
On Heterocatalytic Detonations I. Hydrodynamic Lenses and Radiation Mirrors.
LAMS-1225. Los Alamos Scientific Laboratory.
4.- Vargas,JFG. www.Universo bigsinbang.com
