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Charla «Cómo los golpes de martillo sincronizados podrían generar la fusión nuclear» de TED2014 en español.
Nuestro futuro depende de la energía de la fusión nuclear, dice Michel Laberge. El físico en plasma tiene una pequeña empresa con una gran idea para un nuevo tipo de reactor nuclear que podría producir energía limpia, y barata. ¿Su receta secreta? Las altas velocidades, temperaturas abrasadoras y la aplastante presión. En esta charla esperanzadora, explica cómo la fusión nuclear podría estar a la vuelta de la esquina.
- Autor/a de la charla: Michel Laberge
- Fecha de grabación: 2014-03-20
- Fecha de publicación: 2014-04-22
- Duración de «Cómo los golpes de martillo sincronizados podrían generar la fusión nuclear»: 770 segundos
Traducción de «Cómo los golpes de martillo sincronizados podrían generar la fusión nuclear» en español.
¡Guau! Esto es brillante.
Debe usar muchísima energía.
Bueno, traer a todos Uds.
acá debe haber costado un poco de energía también.
Todo el planeta necesita mucha energía, y hasta ahora hemos estado utilizando combustibles fósiles fundamentalmente.
Hemos estado quemando gasolina.
Ha sido una buena carrera.
Nos trajo hasta aquí, pero debemos detenernos.
No podemos seguir haciéndolo.
Por eso actualmente se están probando diferentes tipos de energía, energía alternativa.
Pero resultó ser bastante difícil encontrar algo tan conveniente y tan rentable como el petróleo, el gas y el carbón.
Mi favorita es la energía nuclear.
Es una energía muy densa.
Produce una potencia sólida y confiable, y no produce nada de CO2.
Sabemos de dos formas de producir energía nuclear: la fisión y la fusión.
En la fisión, tomas un gran núcleo, lo rompes en partes, en dos, y esto produce cantidades de energía, y así es cómo un reactor nuclear de hoy en día funciona.
Funciona bastante bien.
Y luego está la fusión.
Me gusta la fusión.
La fusión es mucho mejor.
Tomas dos pequeños núcleos, los juntas, y produces helio, y eso es muy lindo.
Produce mucha energía.
Esta es la forma en la que la naturaleza produce energía.
El Sol y todas las estrellas del universo funcionan por fusión.
Una planta de fusión sería en realidad muy rentable y también sería bastante segura.
Solo produce residuos radiactivos a corto plazo, y no puede fundirse.
Y el combustible de la fusión viene del océano.
Puedes extraer el combustible del océano a precio de una milésima parte de centavo por kilovatio-hora, así que eso es muy, muy barato.
Y si todo el planeta funcionara por fusión, podríamos extraer combustible del océano.
Duraría miles de millones y miles de millones de años.
Ahora bien, si la fusión es tan grande,
¿por qué no la tenemos?
¿Dónde está?
Bueno, siempre hay un pero.
La fusión es muy, muy difícil de hacer.
El problema es que esos dos núcleos, ambos tienen carga positiva, y no quieren fusionarse.
Hacen esto.
Echan para acá, para allá.
Para lograr fusionarlos, hay que lanzarlos el uno hacia el otro a gran velocidad, y si tienen suficiente velocidad, van a ir en contra de la repulsión, se van a tocar, y producirán energía.
Pero la velocidad de las partículas es una medida de la temperatura.
Así que la temperatura requerida para la fusión es de 150 mil millones de grados C.
Es algo más bien caliente, y es la razón por la cual la fusión es tan difícil de hacer.
El bicho de la fusión me picó cuando hice mi Doctorado aquí en la Universidad de British Columbia, pero luego conseguí un buen trabajo en un lugar de impresión a láser imprimiendo para la industria gráfica.
Trabajé allí durante 10 años, y me aburrí un poco, y entonces, a los 40, tuve mi crisis de la edad adulta, ya saben, lo de siempre:
¿Quién soy yo?
¿Qué debería hacer?
¿Qué debo hacer?
¿Qué puedo hacer?
Y me puse a ver mi grandioso trabajo, y lo que estaba haciendo era que estaba talando los bosques de aquí, de B.C.
y enterrándolos a Uds., a todos Uds., en millones de toneladas de correo basura.
Y eso no era muy satisfactorio.
Y en estos casos, algunas personas compran un Porsche.
Otros se consiguen una amante.
Pero yo he decidido poner mi granito de arena para resolver el calentamiento global y lograr que la fusión sea posible.
Entonces, la primera cosa que hice fue buscar en la literatura y encontré, cómo funciona la fusión.
Los físicos han estado trabajando en la fusión durante algún tiempo, y una de las formas en que lo hacen es con algo llamado tokamak.
Es un gran anillo de bobina magnética, bobina superconductora, que crea un campo magnético en un anillo como éste, y el gas caliente de en medio, llamado plasma, es atrapado.
Las partículas dan vueltas y vueltas alrededor del círculo en la pared.
Luego se lanza una enorme cantidad de calor allí adentro para tratar de cocinar eso a la temperatura de fusión.
Este es el interior de una de esas rosquillas, y en el lado derecho se puede ver el plasma de fusión allí.
Una segunda forma de hacerlo es mediante el uso de la fusión por láser.
Ahora bien, en la fusión por láser, tienes una pequeña bola de ping pong, pones el combustible de la fusión en el centro, e irradias eso con muchos haces láser a todo el alrededor.
Los láser son muy fuertes, y aplastan la pelota de ping pong muy, muy rápido.
Y si aprietas algo bastante fuerte, se pone más caliente, y si esto pasa muy, muy rápido, y si pasa en la milmillonésima de segundo, se genera suficiente energía y suficiente calor para lograr la fusión.
Este es el interior de una máquina de este tipo.
Ven el rayo láser y el perdigón en el centro.
Ahora bien, la mayoría de la gente piensa que la fusión no va a ninguna parte.
Siempre piensan que los físicos están en su laboratorio y que están trabajando duro, pero no pasa nada.
Eso, en realidad, no tiene nada de cierto.
Esta es una curva de la ganancia en fusión de algo así como los últimos 30 años, y se puede ver que ahora estamos haciendo aproximadamente 10 000 veces más fusión de lo que hacíamos cuando comenzamos.
Es una muy buena ganancia.
De hecho, es tan rápida como la legendaria Ley de Moore que define la cantidad de transistores que se pueden colocar en un chip.
Este punto aquí es llamado JET, el Joint European Torus.
Es una gran rosquilla tokamak en Europa, y esta máquina en 1997 produjo 16 megavatios de energía de fusión con 17 megavatios de calor.
Uds.
dirán que eso no sirve para nada, pero en realidad estamos bastante cerca, y más si consideramos que podemos obtener cerca de 10 000 veces más que cuando comenzamos.
El segundo punto aquí es el NIF.
Es la Instalación Nacional de Ignición.
Es una gran máquina láser en los EE.
UU., y el mes pasado se anunció con bastante ruido que habían logrado hacer más energía de fusión, de la fusión, que la energía que pusieron en el centro de la pelota de ping pong.
No es un resultado suficientemente bueno por aquello de que el láser usado representó más energía que eso, pero era bastante bueno.
Ahora bien, este es el ITER, pronunciado en francés: ‘i-terh’.
Es una colaboración grande de distintos países que están construyendo una enorme rosquilla magnética en el sur de Francia, y esta máquina, cuando esté terminada, producirá 500 megavatios de energía de fusión con solo 50 megavatios para hacerlo.
Esta sí es la de verdad.
Va a funcionar.
Ese es el tipo de máquina que produce energía.
Ahora bien, si nos fijamos en el gráfico, se darán cuenta de que esos dos puntos están un poco a la derecha de la curva.
Es como si nos hubiéramos caído de la línea del progreso.
La verdad es que la ciencia para hacer esas máquinas sí estuvo a tiempo para la producción de fusión con esa curva.
Pero los políticos han metido las manos y la voluntad para hacerlo como que no ha estado allí, y de ahí ese desvío a la derecha.
ITER, por ejemplo, pudo haber sido construido en el 2000 o 2005, pero por ser una colaboración internacional grande, la política entró en juego y se retrasaron un poco.
Por ejemplo, les tomó unos tres años decidir dónde colocarlo.
Ahora bien, la fusión es a menudo criticada por ser más bien cara.
Sí, costó mil millones de dólares o dos mil millones de dólares al año lograr este progreso.
Pero deben compararlo con el costo de cumplir la Ley de Moore.
Aquello costó mucho más que esto.
El resultado de la Ley de Moore es este celular en mi bolsillo.
Este celular, y el internet detrás de él, costaron aproximadamente un billón de dólares, y todo para que yo pueda tomarme una selfie y subirla a Facebook.
Y cuando mi padre vea eso, estará muy orgulloso.
También gastamos unos 650 mil millones de dólares al año en subsidios al petróleo y el gas y las energías renovables.
Gastamos la mitad de una parte de eso en la fusión.
Así que yo, personalmente, no creo que sea demasiado caro.
En realidad, creo que ha sido un regalo, considerando que puede resolver todos nuestros problemas de energía limpia para el próximo par de miles de millones de años.
Digo esto, aunque puedo estar un poco parcializado, ya que empecé una compañía de fusión, y ni siquiera tengo cuenta en Facebook.
Cuando empecé esta empresa de fusión en el 2002, sabía que no podía luchar con los grandes muchachos.
Ellos tenían muchos más recursos que yo.
Así que decidí que iba a necesitar encontrar una solución más barata y más rápida.
La fusión magnética y la láser son máquinas bastante buenas.
Son piezas impresionantes de tecnología, máquinas maravillosas, y han demostrado que la fusión se puede hacer.
Sin embargo, como plantas de energía, no creo que sean muy buenas.
Son demasiado grandes, demasiado complicadas, demasiado caras, y no tratan mucho con la energía de fusión tampoco.
Cuando haces la fusión, la energía sale en forma de neutrones, neutrones rápidos que salen del plasma.
Esos neutrones chocan contra la pared de la máquina.
La dañan.
Y también, tienes que tomar el calor de esos neutrones y producir un poco de vapor para girar una turbina en alguna parte, y en esas máquinas, todo eso era como una especie de añadidura.
Entonces pensé, que seguramente hay una mejor manera de hacer eso.
Así que volví a la literatura, y leí sobre la fusión en todo el mundo.
Una forma en particular me llamó la atención, y se llama fusión objetivo magnetizado, o FTM, para abreviar.
En un FTM, lo que haces es que tomas un gran tonel y lo llenas con metal líquido, y giras el metal líquido para abrir un vórtice en el centro, un poco como tu fregadero.
Al tirar del tapón en un fregadero, tienes un vórtice.
Y luego están unos pistones impulsados a presión que van en el exterior, y esto comprime el metal líquido alrededor del plasma, y lo comprime, se pone más caliente, como un láser, y se logra la fusión.
Así que es un poco una mezcla entre la fusión magnética y la fusión láser.
Estos tienen un par de ventajas muy buenas.
El metal líquido absorbe todos los neutrones y ningún neutrón choca contra la pared, y por lo tanto no hay daños en la máquina.
El metal líquido se calienta, de tal manera que puedes bombearlo en un intercambiador de calor, hacer un poco de vapor, girar una turbina.
Así que esa es una forma muy conveniente de hacer esta parte del proceso.
Y, por último, toda la energía para hacer que la fusión suceda proviene de pistones a vapor, que es mucho más barato que los láser o las bobinas superconductoras.
Todo esto estaba muy bien, solo que no funcionó mucho.
(Risas)
Siempre hay una trampa.
Cuando lo comprimes, el plasma se enfría más rápido de lo que se acelera la compresión.
Entonces, estás tratando de comprimirlo, pero el plasma se enfría, y se enfría y luego no hace absolutamente nada.
Cuando vi eso, me dije, bueno, esto es una lástima, porque es una muy, muy buena idea.
Así que espero poder mejorar en eso.
Pensé en ello por un minuto, y dije, está bien,
¿cómo podemos hacer que funcione mejor?
Y luego pensé en el impacto.
¿Qué pasa si utilizamos un gran martillo y lo hacemos oscilar, como para golpear el clavo, colocando el martillo en el clavo y empujándolo tratando de clavarlo.
¡Eso no funcionará! Entonces, la idea es usar el impacto.
Aceleramos los pistones con vapor, eso lleva un poco de tiempo, pero luego, ¡bang! pulsas el pistón, y, ¡bingo!, toda la energía se genera instantáneamente, desciende al instante al líquido, y comprime el plasma mucho más rápido.
Así que decidí, bueno, esto es bueno, hagamos eso.
Así que hemos construido esta máquina en este garaje.
Creamos una máquina pequeña con la que nos arreglamos para exprimir un poco de neutrones, y esos son mis neutrones de marketing, y con mis neutrones de marketing conseguí cerca de 50 millones de dólares y contraté 65 personas.
Este es mi equipo.
Y esto es lo que queremos construir.
Así que va a ser una gran máquina, cerca de tres metros de diámetro, plomo líquido dando vueltas, un gran vórtice en el centro, poner el plasma en la parte superior y en la parte inferior, el pistón golpea en un lado, ¡bang!, lo comprime, y hará un poco de energía, el neutrón saldrá en el metal líquido, irá a una máquina de vapor que hará girar la turbina, y que devolverá una parte del vapor para disparar el pistón.
Vamos a ejecutarlo aproximadamente una vez por segundo, generando 100 megavatios de electricidad.
También construimos este inyector, Este inyector hace el plasma para empezar.
Genera el plasma a una temperatura tibia de 3 millones de grados C.
Por desgracia, no se mantiene el tiempo suficiente, así que tenemos que extender un poco la vida del plasma, pero el mes pasado se puso mucho mejor, así que creo que tenemos la compresión del plasma ahora.
Luego construimos una pequeña esfera, así de grande, 14 pistones alrededor, y esto comprimirá el líquido.
De todas formas, el plasma es difícil de comprimir.
Cuando lo comprimes, tiende a torcerse un poco así, por lo que necesita la sincronización del pistón para ser muy bueno, y para ello utilizamos varios sistemas de control, lo cual no era posible en 1970, pero ahora podemos hacer eso con la linda, y nueva electrónica.
Para concluir, la mayoría de la gente piensa que la fusión está en el futuro y nunca sucederá, pero de hecho, la fusión está muy cerca.
Estamos casi allí.
Los grandes laboratorios han demostrado que la fusión es factible, y hay pequeñas empresas pensando en eso y diciendo, no es que no se pueda hacer; el asunto es cómo hacerlo de manera rentable.
Fusión General es una de esas pequeñas empresas, y es de esperar que muy pronto, alguien rompa esa nuez, y tal vez sea Fusión General.
Muchas gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/michel_laberge_how_synchronized_hammer_strikes_could_generate_nuclear_fusion/