prgress de la fsión cntrlada Las investigacines sbre la fsión termnclear cntrlada hacen pensar qe en l ftr pdrá dispnerse de recrss energétics prácticamente ilimitads. El infrme de n Grp de experts renid pr el Organism en Trieste el pasad mes de jni indica qe existen verdaderas psibilidades de reslver algns de ls prblemas de carácter práctic qe aún qedan pendientes. Ls 11 miembrs del Grp y ls tres fncinaris del Organism qe se encargarn de preparar la renión y qe asistiern a ella, sabían l qe iban a tener qe admitir cm hechs inevitables. La rápida expansión demgráfica mndial y el ament del nivel de vida en el mnd enter crean na demanda de energía eléctrica cada ve mayr. Pr tra parte, ls recrss de qe actalmente pede dispnerse tienen n límite qe pede calclarse y qe siempre es demasiad finit. La fente energética n nclear más imprtante está cnstitida pr el cnjnt de ls cmbstibles fósiles; carbón, petróle, etc., recrss cy ttal se ha calclad qe asciende a ns 100 Q (siend Q na nidad arbitraria eqivalente a 3 X 10 14 kwh a 12 21 jlis). De n pesar sbre ests recrss tra demanda, bastarían para satisfacer las necesidades energéticas del mnd hasta el añ 2050. Ahra bien, n cabe dda de qe hay y habrá tras demandas; para pner sól n ejempl, indiqems qe sól la indstria qímica exige cantidades cada ve mayres de hidrcarbrs para la fabricación de plástics. Además, el emple de cmbstibles fósiles tiene cm secela la liberación de anhídrid carbónic y de trs resids qe pasan a la atmósfera cn ls cnsigientes y bien cncids efects ncivs. Otras fentes de energía tales cm el Sl (cya energía pede ser aprvechada, pr ejempl, mediante céllas slares), las fentes generadras de energía hidreléctrica, ls vients y las mareas n parece prbable qe pedan aydar mch a a cbrir la demanda. 16
El TOKAMAK-3, n de ls aparats cn qe ls científics de la Unin Sviética han lgrad prmetedres resltads en las investigacines sbre la fsión cntrlada. Ft: URSS Un mdel primitiv de esteleratr, tiliad para las investigacines sbre física del plasma en el Princetn Plasma Physics Labratry. Ft: Princetn University
Se tiene asi qe el desarrll de la energía ncleeléctrica reslta esencial. Se está recrriend ya a la fisión nclear. A finales del añ pasad se encntraban en servici en 14 países 91 reactres de ptencia qe smaban na capacidad generadra de 15 500 megavatis, y se ha calclad qe para 1980 la capacidad generadra de las centrales ncleares habrá amentad hasta n ttal de 330 000 megavatis aprximadamente y qe a ella crrespnderá el 15 pr cient aprximadamente de la electricidad ttal qe pr entnces se prdca. Las reservas de minerales ranífers y trifers de alta ley se estima qe ascienden también a ns 100 Q, si bien esta cifra pdría ser mayr si ls depósits de mineral pbre resltasen ssceptibles de expltación ecnómica. En pinión del Grp de experts, la fsión nclear pdría ser na fente de energía prácticamente ilimitada para el ftr. Las centrales eléctricas de fsión qe actalmente se estdian pdrían emplear deteri y triti, tiliándse liti en n cicl de reprdcción para la reelabración del triti. Se spne qe ls recrss de liti de alta ley sn más qe sficientes para satisfacer la demanda en ls primers decenis de prdcción de electricidad a partir de la fsión, y el Grp de experts estimó, además, qe si resltase psible aprvechar ls recrss de liti presentes en el mar y cntenids en minerales pbres, pdría dispnerse de trs 10 millnes de Q. Ls experts del Grp manifestarn s esperana, sin embarg, de qe mch antes de qe se agten ls recrss de liti de alta ley llege a ser exeqible la reacción de fsión deteri-deteri. De ser así, pede decirse qe ls recrss energétics serán prácticamente ilimitads; ls cálcls de mayr cnfiana ls cifran en ns 10 10 Q. Ls estdis realiads indican qe, antes de pder cnstrir n verdader reactr de fsión, es precis cmplir ds cndicines fndamentales. En primer lgar, es precis crear n plasma y mantenerl a na temperatra cmprendida entre 50 y 500 millnes de grads centígrad. En segnd lgar, ese plasma tiene qe qedar cnfinad drante n períd de tiemp l sficientemente larg para qe se satisfaga el llamad «criteri de Lawsn», es decir, qe el prdct de la densidad del plasma y del tiemp de cnfinamient sea sperir a ns 10 14 ines-segnd pr centímetr cúbic. En ls trabajs realiads en la Unión Sviética cn na máqina del tip TOKAMAK, y en ls Estads Unids cn na máqina del tip SCYLLA, se ha cnsegid ya alcanar valres cmprendids entre 3 y 6 X 10 11,ls cales se admite qe sn inferires en ds tres órdenes de magnitd al valr desead. N bstante, algns investigadres creen qe la primera máqina qe realmente se cnstrya en gran escala pdrá demstrar satisfactriamente la viabilidad de esta técnica. El cncimient tant teóric cm experimental de ls prblemas tdavía pendientes de reslver y de las diversas frmas en qe pdrían ser sperads se va acrecentand rápidamente. N bstante, tdavía qeda mch pr hacer. Las investigacines sbre la frma de cnfinar n plasma excesivamente caliente se llevan a cab atendiend a diversas fórmlas, de las cales la más prmetedra parece ser la cnsistente en el emple de camps magnétics my pderss. Existen ds tips principales de máqinas en las qe se recrre al cnfinamient magnétic: las qe emplean trampas magnéticas cerradas y las qe las emplean de sistema abiert. En las máqinas del primer tip el plasma qeda cnfinad, pr l general, dentr de n espaci de frma anlar, de md qe n pede escapar 18
' '. ' PRINCIPALES INSTALACIONES EXPERIMENTALES DE INVESTIGACIÓN SOBRE FUSION TERMONUCLEAR CONTROLADA EN EL MUNDO ENTERO *. - I! ii T3 s 5 11 I! n c> «** * * 3 «* ^ (*% >. «> iül > s O a 0 3 a : U -1 8.S 11 «c 3 Ü Ü ft T fi C I* 3 8 2 i Si g *c3 "2 "3 fi Sü c4 "3 SI 2 ~ i 2.1 '3 O «c '0 rt s S rt I a *> K 2 en C SO W&: vvvvvv\ví * ^ * V\\\fcll- * * «\\\N(tMi> > O Z M S t t Q O D C t S i lili: S W «4 05 h w 5 t 3 c 3 E 19
desplaándse a l larg de las lineas del camp magnétic ; en las del segnd tip, el plasma qeda cnstreñid, per pede escapar pr ls extrems del espaci de cnfinamient a mens qe se adpten medidas especiales. Las máqinas TOKAMAK pertenecen al primer tip y las SCYLLA al segnd. El Grp de experts estimó qe ls resltads de ls trabajs realiads cn máqinas TOKAMAK «sn ls más favrables cnsegids hasta ahra en las investigacines sbre la fsión realiadas cn sistemas cerrads. Es prbable qe el TOKAMAK prprcine n de ls medis de cnsegir cnstrir n reactr de fsión». Ls prblemas imprtantes qe qedan pendientes de reslver se refieren a la determinación de la valide de las leyes de la semejana para la cnstrcción de dispsitivs de mayres dimensines (en particlar en l qe afecta a s extensión a cass de temperatras y densidades más altas del plasma), al calentamient del plasma hasta temperatras termncleares, y al cncimient de la frma en qe se prdce la interacción del plasma cn las paredes de la cámara dentr de la cal se halla cnfinad. Otras máqinas de este mism tip «cerrad» han sid batiadas cn nmbres qe parecen deberse a la imaginación de n escritr de bras de ciencia-ficción: el esteleratr, el trsatrón, el helitrón helicidal, el «Bmpy Trs», etc. Igalmente pintrescs sn ls nmbres qe se han dad a diverss sistemas de tip abiert: Scylla, dispsitiv Esta ftgrafía mestra claramente la frma tridal del Levitrn, n de ls aparats qe se emplean para estdiar las prpiedades del plasma en las investigacines de alcance mndial sbre la psibilidad de lgrar la fsión termnclear cntrlada. Ft: USAEC, San Francisc Operatins Office ' Ma^«a PILj,., - 0 *& *** xs ^x
de cnstricción aimtal, Pharn, Chalice, el fams dispsitiv experimental Zeta, el Megatrón, y trs análgs. Ls reactres qe emplean cnfigracines magnéticas de tip abiert peden frecer diversas ventajas pr la facilidad cn qe pede realiarse la carga de cmbstible la retirada de ls prdcts de la reacción, y pr el menr tamañ del dispsitiv (diverss estdis teórics realiads sgieren la psibilidad de cnstrir n sistema de reactr de fsión de tip «abiert» de n tamañ crrespndiente a na capacidad de prdcción de 1000 MW(e)); sin embarg, la dificltad de cnfinar el plasma parece qe prbablemente sea mayr. Una máqina de este tip, qe se cnce cn la denminación de dispsitiv de cnstricción aimtal lineal, ha prdcid ya plasma de benas características y ningna inestabilidad, per las pérdidas en ls extrems sn de tal magnitd qe parece qe n rendimient psitiv sól pdría cnsegirse cn n dispsitiv de varis kilómetrs de lngitd y qe prdjera ns 100 000 megavatis. En s infrme, el Grp de experts manifestó qe «Según diverss atres, cabe esperar qe la viabilidad técnica de este tip de reactr n tenga qe trpear tal ve cn bstácls insperables per, pr el mment, la pinión general es qe reslta difícil imaginar na jstificación ecnómica para na central eléctrica de tal tamañ». N bstante, ls trabajs sbre versines en peqeña escala de tales dispsitivs cntribyen verdaderamente a amentar ls cncimients sbre el cmprtamient del plasma a altas temperatras. En na reciente pblicación del Organism titlada «Wrld Srvey f Majr Facilities in Cntrlled Fsin» (Estdi mndial de las principales instalacines de fsión nclear), aparecida cm spplement especial de la revista «Fsión Nclear» del OIEA, se examinan, país pr país, las actales actividades de investigación. Catrce países qe desarrllan prgramas de investigación en materia de fsión cntrlada facilitarn detalles técnics para s inclsión en dich estdi, entre ells dats sbre ls principis de fncinamient, características principales, resltads más imprtantes y, en ls cass en qe era psible, indicación de ls planes ftrs. Ls países en cestión sn ls sigientes: Astralia (qe facilitó infrmación sbre 6 dispsitivs), Dinamarca (2), Estads Unids de América (38), Francia(20), Italia (4), Japón (15), Países Bajs (13), Plnia (2), Rein Unid (11), República Federal de Alemania (16), República Scialista Checslvaca (3), Secia(5), Sia (1) y Unión de Repúblicas Scialistas Sviéticas (51). El infrme inclye n diagrama, reprdcid en el presente articl, en el qe se indican las diversas rientacines a qe se ajstan ls actales trabajs de investigación. Es evidente qe tendrán qe pasar añs antes de qe las actales actividades de investigación rindan frt. Es precis insistir en qe existen tdavía enrmes dificltades, tant teóricas cm prácticas, qe hay qe sperar; n bstante, td parece indicar qe peden ser speradas. En particlar, parece qe relativamente prnt se pdrán cnsegir ls tiemps de cnfinamient y temperatras qe se necesitan para mantener na reacción termnclear. Ls actales dispsitivs TOKAMAK, cnstrids en na escala mayr, pdrían my prbablemente satisfacer el criteri de Lawsn. Cabe spner cn fndament qe, dentr del actal deceni, se habrán cnsegid reslver ls prblemas científics cn qe se trpiea para cnsegir la fsión cntrlada, al menr cn respect a na de las cnfigracines actalmente bjet de estdi. Segidamente, deberá ser psible cnstrir n dispsitiv en el qe la energía liberada en las reaccines termncleares 21
prdcidas en el sen de na mecla de deteri y triti se eleve a na fracción apreciable de la ptencia de entrada. Tal dispsitiv cnstitiría na etapa intermedia en el camin cndcente a n prttip de reactr de fsión cn n rendimient psitiv, el cal haria psible el estdi de ls prblemas práctics qe qedasen pendientes. Reslta smamente difícil calclar el tiemp qe exigirá esta labr... y especialmente difícil calclar cánt diner será precis gastar para ell. N bstante, la prdcción de electricidad a partir de la fsión frece diverss atractivs. En primer lgar, y cnfrme ya se ha dich, para ell pede dispnerse de recrss de cmbstible prácticamente ilimitads. En segnd lgar, el reactr n estaría sjet a salts brscs de ptencia a la psibilidad de escapar al cntrl. En tercer lgar, s expltación n rigina prdcts de fisión, ni tampc desechs radiactivs cm ls qe se prdcen en la expltación de ls reactres de fisión, incls de ls sistemas más eficaces. Se admite qe pdrían plantearse cierts prblemas en relación cn el almacenamient y maniplación sin riesgs de las existencias de triti de na planta de fsión, per ests prblemas n serían insperables. Se espera qe la radiactividad prdcida pr la irradiación netrónica de la estrctra de n reactr de fsión sea del mism rden aprximadamente qe la indcida en n reactr de fisión. Pr últim, pr cant se cnce actalmente, el cmbstible destinad a na central ncleeléctrica de fsión n pdría ser tiliad directamente para la fabricación de armas ncleares. Técnicamente cabría la psibilidad de tiliar ls netrnes excedentes de la reacción de fsión para reprdcir pltni en na envlvente de rani cn aregl al mism principi, aprximadamente, qe el qe se aplica en el cas de n reactr reprdctr rápid, per est amentaría cnsiderablemente la cmplejidad tecnlógica de la planta de fsión y pdrían bservarse claras indicacines de tal actividad. De esta frma, la intrdcción de ls reactres de ptencia basads en la fsión pdría atenar la imprtancia de ls prblemas anejs a la aplicación de salvagardias. Ls participantes en la renión del Grp de experts, cy infrme sbre la «Internatinal Cperatin in Cntrlled Fsin Research and its Applicatin» (La cperación internacinal en las investigacines sbre la fsión cntrlada y s aplicación) se pblicará dentr de ns meses, prcedían de Astralia, Estads Unids de América, Francia, Italia, Japón, Países Bajs, Rein Unid, República Federal de Alemania, Secia y la Unión Sviética. 22