Preguntas frecuentes sobre fusión

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Hay muchas personas allá afuera alegando conocer cómo conseguir energía barata o aun gratis. ¿Por qué es Focus Fusion diferente?

A diferencia de la energía de fusión fría y de punto cero, la cual se fundamenta en nuevas teorías físicas, o al menos en nuevas interpretaciones de las teorías existentes, la fusión aneutronica con un dispositivo de enfoque de plasma denso, el cual llamamos Focus Fusion, se basa en una aplicación original de teorías científicas bien confirmadas tales como electromagnétismo y mecánica cuántica. No se recurren a «nuevas teorías físicas». De hecho, estamos utilizando fenómenos naturales que se han observado a escalas mucho mayores en el universo, por ejemplo, en las erupciones solares.

El trabajo de LPPFusion en este campo es tomado en serio por nuestros pares. Además de participar en numerosas conferencias científicas para presentar nuestros resultados, nuestro trabajo se ha publicado en numerosas revistas revisadas por pares, incluyendo el Journal of Fusion Energy y el Physics of Plasmas, la revista líder en el campo de la física del plasma, lo cual es fundamental para la investigación del plasma. En 2012, nuestro artículo en la revista Physics of Plasmas fue nominado como el articulo más leído del año.

¿Si la fusión aneutronica con el dispositivo es tan buena, porque el único grupo trabajando con él es LPPFusion?

La fusión aneutronica con el dispositivo enfoque de plasma denso, o Focus Fusion para abreviar, no es el producto de un investigador o un grupo. Es el producto de un programa de investigación que ha involucrado docenas de grupos experimentando de alrededor del mundo durante 40 años. El dispositivo enfoque de plasma denso, a pesar de haber adolecido de una gran falta de financiamiento, y de haber enfrentado a desafíos de incomprensión teórica, se ha convertido en una de las alternativas más prometedoras al costoso enfoque del tokomak a la fusión. En América Latina, por ejemplo, los únicos dispositivos alternativos para plasma que ahora se están investigando activamente son los enfoques de plasma denso.

La contribución de LPPFusion a la investigación del enfoque de plasma denso ha sido, en primer lugar, desarrollar una teoría cuantitativa del enfoque de plasma denso que indica que es capaz de quemar combustible de hidrógeno-boro; segundo, demostrar que el efecto del campo magnético reduciría en gran medida el enfriamiento del plasma por rayos X, y tercero, introducir la idea de mejorar la eficiencia del dispositivo inyectando un momento angular en él. Estas innovaciones son las que se espera que superen las barreras técnicas restantes a la fusión de hidrógeno-boro.

En este trabajo, el presidente de LPPFusion, Lerner, se ha basado en el trabajo de los últimos pioneros del enfoque de plasma denso Winston Bostick y Victorio Nardi del Instituto de Tecnología Stevens y del fundador de la física moderna del plasma, el ganador del premio Nobel Hannes Alfven.

Dices que puedes convertir la energía directamente a la electricidad. ¿Cómo?

La mayor parte de la energía sale en forma de un rayo de iones. El rayo entra en una especie de transformador de alta tecnología que recoge la energía en un circuito eléctrico. El proceso de inducción usado aquí ha sido empleado en la tecnología eléctrica desde el siglo XIX. El trabajo reciente realizado por otros investigadores ha demostrado que esto se puede hacer para un rayo de iones con más de 80% de eficiencia. La segunda parte de la energía sale en forma de rayos X que son captados en una matriz similar a una cebolla de receptores fotoeléctricos. Ellos recogen la energía y nuevamente la convierten en electricidad. Nuevamente, el proceso es bien conocido. Ya que dispositivos son muy compactos, ellos pueden ser mucho más baratos que las turbinas a vapor grandes y complicadas que ahora se usan para producir electricidad. Vean más detalles aquí.

En la Web, hay enlaces que conducen a un análisis por Mike Hopkins en la cual declara que sus resultados "ni si quiera están equivocados". ¿Cuál es su respuesta?

Hay un mal entendido en el análisis del Dr. Hopkins de nuestro papel académico de julio del 2012, que demostraba temperaturas nunca antes alcanzadas en nuestro plasma confinado. Hopkins alegaba que no habíamos demostrado rendimientos jamás logrados. Pero, los rendimientos dependen no solo de la temperatura, sino también de las densidades y no estábamos alegando ninguna densidad o rendimiento superior. El papel académico era sobre temperaturas récord. Estaba demostrando que esta temperatura – suficiente para encender el combustible de hidrógeno-boro, de hecho estaba confinada en un pequeño plasmoide que hizo que nuestro papel académico fuera el más leído de 2012 en Physics of Plasmas la revista más importante en nuestro campo. Evidentemente muchos de nuestros colegas nos entendieron, aunque no el Dr. Hopkins. En lo que se refiere a las densidades, nosotros esperamos mejorar enormemente las mismas y lograr también rendimientos récord de fusión en nuestra próxima serie de experimentos.

¿Cuál es la gran diferencia entre los generadores de Focus Fusion y los reactores nucleares actuales?

En los reactores nucleares actuales, la energía se produce con la fisión nuclear. Aquí, un neutrón rompe un núcleo de uranio liberando energía y más neutrones de alta energía. Los fragmentos nucleares producidos son altamente radioactivos. Ellos naturalmente se deterioran y emiten su propia radiación energética. Además, los neutrones se estrellan con los núcleos de los átomos en la estructura del reactor, también transmutándolos a núcleos radioactivos. Todos estos átomos radioactivos constituyen lo que es el desperdicio nuclear.

La forma de fusión nuclear financiado por el gobierno de los Estados Unidos, el cual usa como combustible deuterio y tritio, también produce algo de radioactividad, aunque mucho menos que la fisión. El tritio es una forma de hidrogeno con dos núcleos adicionales, en sí mismo es radioactivo. Cuando los núcleos del deuterio y tritio se fusionan, producen un núcleo de helio inofensivo y no radioactivo y un neutrón. Pero el neutrón de alta energía que lleva la mayor parte de la energía de la reacción puede estrellarse nuevamente contra la estructura del reactor y hacerlo radiactivo.

Sin embargo, con Focus Fusion nada de esto ocurre. El combustible que se usara consiste de hidrógeno-boro. Ambas son sustancias inofensivas y no radioactivas. Cuando el núcleo de hidrógeno (protones) y el núcleo de boro se fusionan a temperaturas extremadamente altas, ellos producen solamente un núcleo de helio y ningún neutrón.

Una reacción secundaria ocurre cuando algunos núcleos de helio se fusionan con núcleos de boro, lo cual si produce algunos neutrones. Pero estas reacciones son escasas y solo 1/500 parte de la energía es emitida en forma de neutrones. Lo que es más importante, ninguno de estos neutrones tiene la suficiente energía para transformar los materiales con los que chocan a materiales radioactivos de larga vida. Así que tales desechos radioactivos no son producidos en el reactor, mejor dicho generador. Los generadores de hidrógeno-boro estarían libres de la radioactividad de larga vida y el pequeño número de neutrones emitidos fácilmente podrían ser absorbidos con varias pulgadas de blindaje.

Los generadores de Focus Fusion son tan seguros que cualquier persona puede entrar de manera segura a la sala del generador segundos después de que se haya apagado, incluso si anteriormente había estado funcionando durante un año. La radiactividad de corta duración dentro de la cámara protegida del enfoque de plasma denso estaría por debajo de los niveles de radiación del trasfondo que siempre están presentes en el medio ambiente después de varias horas, lo que permite que la cámara se abra y se mantenga de forma segura. Más detalles sobre la seguridad del generador están aquí.

¿Cómo bajaría Focus Fusion el costo de la energía?

Los generadores Focus Fusion producirán electricidad en una forma fundamentalmente diferente y mucho más económica que fuentes de energía anteriores ya que ellos evitarán las costosas turbinas y generadores.

Desde los tiempos de Edison, solo ha habido una forma principal de producir electricidad. Una fuente de calor hierve el agua para producir vapor a altas temperaturas. El vapor es alimentado bajo presión a una turbina. La rotación de la turbina suministra la potencia a un generador eléctrico que gira produciendo electricidad. Ya sea la fuente de energía carbón, gas, petróleo, o fisión nuclear, el proceso fundamental es igual. La mayor parte del costo de la estación moderna de potencia proviene de la turbina, del generador eléctrico y la plomería asociada para administrar el vapor y el agua. Así que reemplazar simplemente la fuente de energía no puede producir electricidad barata.

Un generador Focus Fusion produciría electricidad de manera muy diferente. La energía de las reacciones de fusión se libera principalmente en forma de un haz pulsado de núcleos de helio de alta energía. Dado que los núcleos están cargados eléctricamente, este haz ya es una corriente eléctrica. Todo lo que se necesita es capturar esta energía eléctrica en un circuito eléctrico. Esto se puede hacer permitiendo que el haz pulsado genere corrientes eléctricas en una serie de bobinas a medida que pasa a través de ellas. Es muy similar a como funciona un transformador, reduciendo la energía eléctrica desde el alto voltaje de una línea de transmisión hasta el bajo voltaje que se usa en hogares y fábricas. También es como un acelerador de partículas en marcha atrás. Tal transformación eléctrica puede ser muy eficiente, probablemente alrededor del 70%. Lo más importante es que es sumamente económico y compacto. Se eliminan las turbinas de vapor y los generadores eléctricos. Un generador Focus Fusion de 5 MW puede costar alrededor de $300.000 y producir electricidad por 1/5 de centavo por kWh. Esto es diez veces menos que la tecnología actual más barata. Los costos de combustible serán insignificantes porque una planta de 5 MW requerirá solo cinco libras de combustible por año.

¿Es esto como la fusión en frío?

No, es muy diferente. La fusión en frío implica la pretensión de que las reacciones de fusión se pueden producir a la temperatura ambiente en una celda simple con una solución y electrodos. Para que la fusión en frío funcione, debe tener lugar algún nuevo proceso físico. Eso es posible, pero llevará mucho tiempo comprender lo que está sucediendo.

La situación es muy diferente con Focus Fusion. El proceso que conduce a la fusión en el dispositivo enfoque de plasma denso se comprende bien utilizando las teorías físicas existentes. Los experimentos han demostrado que se han logrado las temperaturas muy altas, la densidad del plasma y el tiempo de confinamiento necesarios para fusionar el hidrógeno-boro. Los modelos teóricos del enfoque de plasma denso basados en estos experimentos indican que las condiciones para la producción neta de energía se pueden obtener con dispositivos no mucho más grandes que los existentes.

Además, la energía producida por la fusión en frío es calor, por lo que nuevamente debe ser transformada en electricidad mediante turbinas y generadores convencionales. Esto significa que el costo de la electricidad no podría ser mucho más bajo de lo que es en la actualidad, incluso suponiendo que la fusión en frío se pueda comprender y luego desarrollar con éxito.

Dada la promesa de Focus Fusion, ¿por qué el gobierno todavía se concentra en el tokamak?

Ha habido obstáculos institucionales para financiar proyectos de fusión a pequeña escala que incluyen, entre otros, Focus Fusion. Durante los últimos 30 años, casi toda la financiación de la fusión se ha concentrado en una tecnología, el tokamak. El tokamak es una máquina intrínsecamente grande donde el campo de contención lo proporcionan imanes externos. El tokamak está destinado a quemar combustible deuterio-tritio. Además, el gran tamaño y la complejidad de un reactor tokamak hacen que muchos científicos duden de que alguna vez puedan producir energía a costos competitivos. Pero dentro del programa de fusión, como ocurre con muchos programas gubernamentales, existe un prejuicio político hacia los grandes proyectos debido a la forma en que se asigna el dinero. Los grandes proyectos con patrocinadores corporativos que generan un número significativo de puestos de trabajo son apoyados por el Congreso. Los proyectos pequeños carecen de ese apoyo político.

¿Qué más podría hacer el gobierno para apoyar a Focus Fusion?

El gobierno, a través del Departamento de Energía u otra entidad, podría asignar fondos de investigación para desarrollar esta fuente de energía potencialmente revolucionaria. Focus Fusion representa un enfoque fundamentalmente diferente al de la gran mayoría de tecnologías existentes. Desde la innovación de la máquina de vapor, la mayor parte de la tecnología ha tenido como objetivo controlar la naturaleza mediante la producción de condiciones estables y homogéneas, cercanas al equilibrio. Se evitan las inestabilidades (cambios rápidos que crean la falta de homogeneidades) ya que disminuyen la previsibilidad. El tokamak, por ejemplo, funciona intentando producir un plasma estable y silencioso.

Por el contrario, el dispositivo enfoque de plasma denso funciona utilizando las inestabilidades que proporciona la naturaleza. Son las inestabilidades naturales las que hacen que los filamentos de plasma se formen y luego se compriman en un plasmoide ultradenso para generar temperaturas de fusión. Tales inestabilidades son comunes en la naturaleza y, como ha enfatizado el ganador del Premio Nobel Ilya Prigogine, son la forma en que la naturaleza evoluciona y crea nuevas estructuras y nuevos tipos de orden.

Si bien el enfoque estable y homogéneo para controlar la naturaleza ha producido grandes avances, es limitado y, en ocasiones, altamente destructivo. Sin embargo, domina el enfoque de estabilidad. Como resultado, las agencias de financiamiento como el Departamento de Energía han tenido dificultades para aceptar el enfoque basado en la inestabilidad del dispositivo enfoque de plasma denso.

De manera más general, el gobierno debe abandonar la estrategia fallida de concentrarse en un solo dispositivo y financiar muchos enfoques competitivos para la fusión hasta que se demuestre claramente que uno funciona en un generador de prototipo. Especialmente los dispositivos que tienen alguna esperanza de utilizar combustibles aneutrónicos deben ser financiados, ya que dichos combustibles son los únicos que ofrecen la esperanza de una fuente de energía verdaderamente segura y barata. Más de cincuenta científicos de todo el mundo han firmado una carta abierta sugiriendo tal cambio en el programa internacional de fusión.

Si Focus Fusion realmente pudiera funcionar, ¿no lo suprimirían los poderes que son antes de que amenazara las ganancias del petróleo y el gas?

La idea de que los poderes que son, son todopoderosos siempre ha frenado los cambios necesarios en la sociedad. No es verdad. Cuando los lords feudales eran los poderes que son, lucharon contra el uso del carbón, que amenazaba su monopolio de combustible basado en los bosques. Pero al final, perdieron. Si las personas actúan colectivamente por sus intereses comunes, también pueden convertirse en un poder: el poder que es. Una población informada puede hacer que sea políticamente imposible evitar la implementación de Focus Fusion una vez que esté tecnológicamente desarrollado. Y eso puede convertir los poderes que son en los poderes que fueron.

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