Imanes, estrellas y civilización

Hace unas semanas leí que habían terminado de construir el primer iman de los 18 del proyecto ITER (ver imagen). Este ambicioso proyecto tiene por objetivo ni más ni menos que generar energía mediante fusión nuclear. Esto significa que se toman dos átomos livianos (de hidrógeno) y se los fusiona en un átomo más pesado (helio)*. Este "simple" mecanismo libera una cantidad absolutamente fenomenal de energía que se puede calcular gracias a la fórmula E=mc^2. En este link pueden encontrar datos y analogías interesantes acerca del proyecto ITER. Al leer "reactor nuclear", se suele pensar en reactores de fisión donde se rompen átomos pesados (como el uranio) para formar átomos más livianos. ¡Es importante notar que la fisión hace exactamente lo contrario y no produce residuos de larga duración! Además, su fuente (átomos de hidrógeno) es virtualmente inagotable.

El primer imán del proyecto ITER,
pesa 300.000 kilos y mide 14 metros.

La fusión en laboratorio ya se ha logrado en estos últimos años y ha significado un avance científico y tecnológico realmente importante. Lo "único" que falta es lograr extraer más energía de este proceso que la que se necesita para obtener la fusión. La cantidad de energía que generará ITER será de aproximadamente 500 MW (500.000.000 W) por ciclo y cada ciclo costará 50 MW. Esto significa que un reactor de este tipo puede generar 450 MW de energía. Esto corresponde al consumo diario de 65.000 hogares según este sitio. Sin embargo, sólo una fracción de esta energía puede luego convertirse en energía eléctrica, lo que suele traducirse por una rendimiento de menos de la mitad (<30.000 hogares). Igual, no seamos demasiado pesimistas, ya que seguramente con el avance tecnológico de los próximos años se podrá aumentar el rendimiento y disminuir el costo de producción. Personalmente, lo que me parece notable de estos imanes es que tienen una conexión con las estrellas y en particular con nuestro Sol.

En realidad, en la Naturaleza existen miles de millones de reactores de fusión... Y como ya sospechan, el que más cerca nos queda es el Sol. Nuestra estrella es un maravilloso reactor nuclear :-) De hecho, los procesos de fusión que ocurren en su interior son cruciales para la supervivencia de la especia humana. ¡Imagínense lo que pasaría si de repente se apagara el Sol! El objetivo del proyecto ITER, si bien se mira, consiste en recrear un pedacito de Sol en la Tierra. En el Sol, la alta gravedad mantiene la cohesión del núcleo y esto impide que el Sol explote. El rol de los imanes en el proyecto ITER es similar: mantener confinada la "mezcla estelar" (un plasma) gracias a potentes campos magnéticos.

Estos reactores, más allá de cambiar nuestro consumo energético, tendrán un impacto importante sobre nuestra civilización. En particular, aumentará nuestro puntaje en la escalada de Kardashev. Esta escala permite clasificar el grado de desarrollo tecnológico de una civilización en base a su consumo energético: cuanta más energía consume, más desarrollada esta. Cabe destacar que hablamos de desarrollo puramente tecnológico (energético) y no de desarrollo ético y moral. Existen 3 tipos de civilizaciones:
- Tipo I: una civilización capaz de usar la totalidad de la energía generada y recibida por su planeta: 10^16 W (un 1 con 16 ceros a la derecha...).
- Tipo II: una civilización capaz de usar la totalidad de la energía generada por una estrella (puede ser la de su sistema planetario u otra estrella): 10^16 W.
- Tipo III: una civilización capaz de usar una cantidad de energía comparable a la de todas las estrellas de una galaxia. Esta cantidad es absolutamente fenomenal: 10^36 W !!!

Acá debajo pueden ver una representación gráfica de estas tres civilizaciones.

Izquierda: Civilización de tipo I = 10^16 W
Centro: Civilización de tipo II = 10^26 W
Derecha: Civilización de tipo III = 10^36 W

Resulta que la especie humana ni siquiera ha alcanzado la primera categoría... Es cierto que en los últimos siglos nuestro consumo energético se ha disparado de manera muy importante pero a pesar de eso llegamos a un puntaje apenas superior a 0,7. En 1973, a Carl Sagan (gran amigo de este blog) se le ocurrió una manera simple de calcular este número: basta tomar el logaritmo base 10 del consumo energético, restarle 6 y luego dividirlo por 10. Los reactores de fusión nuclear nos acercarán un poquitito más al 1 pero todavía estamos muuuuy lejos.


De todos modos, me parece que antes de preocuparnos por producir más energía, tenemos que plantearnos cómo manejar mejor nuestros recursos. Hoy en día hay mucho despilfarro energético que, junto con la codicia de algunas grandes corporaciones, está teniendo un efecto nefasto para nuestro planeta y para sus habitantes en particular. Ojalá una mejor gestión y métodos alternativos nos permitan seguir creciendo como civilización para poder algún día llegar a ser una civilización de grado I. En algunos años sabremos si los reactores de fusión tendrán un impacto positivo para nuestra civilización o no. ¿Y ustedes? ¿Qué opinan?

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Notas:
* La fusión clásica D-T consiste en fusionar dos isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio) para obtener un átomo de helio y un neutrón + 17.6 MeV. También se puede hacer usando dos deuterios, en este caso se llama fusión D-D.

Créditos:
Figura 1: ITER/Fusion for Energy
Figura 2: Indif
Figura 3: Brianpeiris

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