El NAWAPA XXI nuclear: Puerta a la economía de fusión

http://larouchepub.com/spanish/other_articles/2013/NAWAPA_XXI.html

Reportaje especial

El NAWAPA XXI nuclear:
Puerta a la economía de fusión

INTRODUCCIÓN

Una nueva plataforma económica:
El NAWAPA XXI nuclear-termonuclear

El hombre se distingue profundamente de los demás organismos por su actividad sobre el medio ambiente. Esta distinción, que era muy grande desde el comienzo, se ha hecho inmensa con el pasar del tiempo.

La razón lo cambia todo. A través de ella, el hombre utiliza el material del medio ambiente —viviente o inanimado— no sólo para desarrollar su cuerpo, sino también para la vida social. Y este uso ha llegado a ser una gran fuerza geológica.

El pensamiento, con su existencia, introduce en los mecanismos de la corteza un proceso poderoso que no tiene analogía alguna antes de la llegada del hombre.

— Vladimir Vernadsky, "La autotrofía humana"[1]

El Contexto

El planeta ya no puede tolerar a los ecologistas. Ha llegado la hora de dar un enorme paso hacia adelante en nuestra relación con la naturaleza, poniendo como nuestro principal objetivo físico-económico de largo plazo el desarrollo de una economía basada en la fusión, poner el poder de las estrellas bajo nuestro control. No es un objetivo que se pueda conseguir de forma aislada, y la perspectiva mental congruente con tal objetivo exige acción inmediata tanto en el frente político como en el físico-económico.

Se debe asegurar un nuevo orden internacional, que no se base en mantener la hegemonía en un mundo estático, sino en la cooperación científica y tecnológica para el beneficio de todas las naciones.

El quebrado y sacudido sistema financiero transatlántico se llevará consigo a las economías del mundo, a menos que se rompa con él. La ruptura requiere de la normativa de la ley Glass-Steagall, que restauraría la soberanía nacional al romper con el control que tienen Wall-Street, la City de Londres e intereses financieros semejantes sobre la formulación de las directrices políticas. Con la Glass-Steagall se eliminará el principal obstáculo financiero para el progreso y se podrán financiar los proyectos orientados hacia el futuro.

El primero de todos esos proyectos que debemos realizar es una versión actualizada del proyecto de la Alianza Hidráulica y Energética de Norteamérica (NAWAPA XXI), un proyecto de obras civiles de magnitud geológica verdadera. Este programa reencauzaría el agua de las cuencas de los ríos de Canadá y Alaska a las regiones áridas del continente, con un suministro seguro de agua que triplicará las hectáreas de tierra agraria irrigable en el sudoeste. Su construcción involucrará algunos de los primeros usos civiles de la tecnología nuclear para otros própositos además de la electricidad. Al crear un suministro estable de agua, a prueba de sequías e inundaciones, y al mejorar el sistema de humedad atmosférica de Norteamérica, el NAWAPA XXI es esencial para la sobreviviencia y el florecimiento continuo de la vida humana en nuestro continente.

Sacando del panorama al monetarismo y al ambientalismo radical (antihumano), podemos hacer el siguiente salto en nuestra energía: el desarrollo de una nueva forma de fuego.

El fuego, el regalo legendario de Prometeo al hombre, separa de forma absoluta a la especie humana del resto. De su forma inicial como fuego a partir de la madera para calentar y cocinar, el fuego evolucionó al carbón de leña para permitir la metalurgia básica, después al carbón mineral y al coque, para poder extender los materiales a nuestra disposición y permitir que las máquinas de vapor reemplazaran al trabajo muscular. El fuego del petróleo permitió la existencia del motor de combustión interna. El "fuego" eléctrico transmite nuestra energía para actuar en los motores a través de alambres metálicos, en vez de vagones cargados de carbón y enormes máquinas de vapor, y permite la creación de nuevos campos de materiales, tales como el aluminio.

Pero este proceso natural se ha detenido. La fisión nuclear, una forma cualitativalemte nueva de fuego, ha visto su aplicación atrofiada, y se ha limitado sólo al desarrollo comercial de aplicaciones en la electricidad y algún uso limitado de isótopos médicos. La fusión termonuclear —que languidece actualmente por una falta de financiamiento aguda— nos liberaría de la limitación de la energía y los recursos, nos permitiría controlar asteroides errantes, y poner a nuestro alcance a los planetas externos y las estrellas; pero este avance mayor esta siendo detenido.

La plataforma económica que abarca la energía de fusión y nuestro dominio, a través del NAWAPA XXI, de la geología misma de nuestro planeta —nuestro sistema de ríos y nuestro clima— es un objetivo coherente, que integra nuestras grandes aspiraciones.

Aunque los avances importantes en la fusión han sido posibles por décadas (con el financiamiento adecuado), el contexto histórico actual no presenta a la fusión como una opción, sino como una necesidad.

Cualquier civilización que rechace sistémicamente el desarrollo natural del hombre como una fuerza cada vez más poderosa en la naturaleza, simplemente será incapaz de existir.

Este informe

Este informe plantea la nueva economía que debe desarrollarse con el programa del NAWAPA XXI nuclear orientado hacia una economía de fusión como su motor. Empezamos con la fusión, describiendo el estado actual de la investigación en fusión y las aplicaciones nucleares además de la electricidad, tales como las explosiones nucleares pacíficas para movimiento de tierra, y lo último en extracción de recursos: la antorcha de plasma, que puede descomponer cualquier material en sus componentes elementales. Estas tecnologías están al alcance: las pasadas décadas han visto un incremeto de 10,000 veces en un parámetro clave de fusión, que solo requiere otro aumento de 10 veces para lograr la fusión controlada. Los apédices se extienden en el concepto de densidad de flujo energético y los logros que se deben hacer en el campo de una física de alta densidad energética.

El siguiente artículo presenta el ciclo norteamericano del agua, los retos actuales que controntamos, y cómo la energía nuclear transformará el sistema de NAWAPA XXI. El agua que actualmente no juega ningún papel en la biosfera ni en la economía humana se volverá más productiva y por tanto más valiosa. Y al hacer uso del multiplicador de la evapotranspiración que proporciona la vida vegetal, cada unidad de agua que se introduce al sistema tendrá un efecto mayor. Este proyecto puede cambiar el carácter fundamental del clima de los estados del oeste.

Con una comprensión de la hidrología del continente, pasamos luego a la implementación de las soluciones: la desalinización y el NAWAPA XXI. Durante las décadas que se requieren para poner a funcionar todo el sistema, la producción en masa de plantas nucleares de desalinización pueden dar un alivio inmediato y seguridad de suministro de agua a las zonas costeras al igual que a las zonas del interior que padecen de la intromisión salina.

Luego le siguen los complejos nucleares agroindustriales, que demuestran muchos de los usos no eléctricos de los procesos nucleares. Un logro del pasado, el carbón, fue más que sólo una mejora por encima de la leña para calentar los hogares, pues permitió también procesos metalúrgicos nuevos. Del mismo modo, la planificación económica que incorporará los complejos nucleares utilizará los procesos de calor de alta temperatura y de la generación de isótopos que proporciona la energía nuclear.

Concluimos con un Corredor de Desarrollo del Pacífico, basado en el desarrollo de alta densidad energética, como el transporte de levitación magnética de alta velocidad. En vez de seguir con el cerco económico y militar hacia Rusia y China, este concepto es un ejemplo de lo que deberían ser las relaciones internacionales.

¡Sed fructíferos!

Este informe brinda una base completa a los científicos y a los formuladores de las directrices políticas para conceptualizar el futuro inspirador que puede ser nuestro, si lo hacemos nuestro. Hacer esto, por supuesto requiere de algunos ajustes financieros, como la reinstitución inmediata de la ley Glass-Steagall, para liberar a nuestra economía física del control político (más que economíco) del dinero. La oposición a esta propuesta proviene de los mismos grupos que han bloqueado a la fusión nuclear, que han fomentado el movimiento ambientalista como una secta, y que le enseñan a nuestros niños que su papel en la vida es tener el impacto más mínimo posible en su alrededor. Esa es la meta de la extinción.

Ya pasamos el límite de ser capaces de tolerar esta visión patológica antihumana. Acabemos ya con el inmovilismo que exigen estas fuerzas, y seamos humanos en forma bella, ¡disfrutando la emoción del descubrimiento mientras hacemos cosas realmente nuevas!

Jason Ross Director

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Nota

[1] Vernadsky, V. I., "Human Autrophy", 1925, próximamente se publicará la traducción completa al inglés en un próximo número de 21st Century Science and Technology.

Llamado por un Programa Internacional de Urgencia:

A crear una economía de fusión

Por el equipo de 21st Century Science and Technology

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Ver ampliación Arriba: EFDA-JET; Abajo: Agencia de Energía Atómica del Reino Unido. Arriba, el Joint European Torus (JET); abajo, plasma a altísima temperatura.

Hemos alcanzado el punto en que el poder del hombre para aprovechar los procesos que se dan en el interior del Sol no solo es una realidad emergente, sino que es de hecho una necesidad existencial.

Ahora debemos dirigir nuestras facultades creativas y recursos físicos, hacia una colaboración internacional que se extienda desde Eurasia hasta las Américas, hacia el logro de avances críticos en el dominio de los procesos termonucleares. Este es el ya retrasado siguiente paso en el proceso deliberado de la evolución humana, el cual se ilustra en las sucesivas transiciones previas de una sociedad basada en la combustión de la madera, a una economía basada en el carbón, luego en el petróleo y el gas natural, seguida por los potenciales superiores de la energía de fisión nuclear (véase el Apéndice 1: Densidad de flujo energético).

Mediante el incremento de lo que el economista estadounidense Lyndon LaRouche ha definido como la densidad de flujo energético de la economía, tomamos el control de procesos de flujos de energía superiores por unidad de área, como se expresa en un amplia gama de tecnologías, proyectos de infraestructura y métodos de producción. Con la economía de fusión el suministro de energía se hace relativamente ilimitado, ya que el combustible de fusión contenido en un litro de agua de mar proporciona tanta energía como 300 litros de petróleo.

Pero esto es algo más que energía sin límites. La economía de fusión lleva a la humanidad al dominio de la "física de la alta densidad de energía",[1] que estudia las reacciones termonucleares y los plasmas con densidades de energía del orden de 10 a la 11 joules por centímetro cúbico -–un mil millones de veces la densidad de energía de la batería de su celular-– y la interrelación dinámica entre plasmas, láseres, fusión y reacciones antimateria. Por ejemplo, los láser de potencia ultra alta, de petawatts [mil billones de watts], pueden producir pulsaciones extremadamente breves de luz láser 1,000 veces tan potentes como la energía que fluye por toda la red eléctrica de Estados Unidos (véase el Apéndice 2: "La plataforma física de alta densidad de energía").

Esta nueva plataforma trae una amplia gama de tecnologías y capacidades experimentales relacionadas con la fusión, desde láseres de alta potencia hasta aceleradores de partículas, generadores de plasma de alta temperatura y explosiones de energía controlada, todo lo cual funciona en una interrelación dinámica que se complementa entre sí para transformar el sistema económico entero de la humanidad, eliminando cualquier preocupación sobre la energía o los recursos limitados. Dada la crisis, en EU y globalmente, esta es una absoluta necesidad y requiere de un programa global de urgencia, comparable con el Proyecto Manhattan o el Programa Apolo, pero a escala internacional.

¿Qué es la fusión?

Al contrario de la fisión, que consiste en la división del núcleo atómico de los elementos más pesados (uranio, plutonio, torio, etc.), la fusión termonuclear es la unión de los elementos más ligeros (por ejemplo, los isótopos del hidrógeno o del helio). Cuando se fusionan dos isótopos de hidrógeno, el proceso produce helio y un neutrón libre (que en conjunto pesan menos que la suma de los dos isótopos de hidrógeno originales) más la liberación de energía de acuerdo con el famoso descubrimiento de Einstein de que se puede convertir pequeñas cantidades de masa en grandes cantidades de energía (en proporción a la velocidad de la luz al cuadrado, E = mc²).

La fusión de estos reactantes tiene densidades de energía millones de veces mayores que la resultante del carbón, el petróleo o el gas natural, y requiere menos combustible en órdenes de magnitud para generar cantidades de energía comparables. Por ejemplo, la misma cantidad de electricidad se puede generar de dos millones de toneladas de carbón (21,000 vagones de carga), 1.3 millones de toneladas de petróleo (diez millones de barriles), 30 toneladas de óxido de uranio (un vagón de carga), o media tonelada de deuterio, isótopo del hidrógeno (una camioneta de carga).

Como el agua de mar contiene deuterio, un combustible para la fusión, la energía disponible con la fusión es relativamente ilimitada.

La fusión es el proceso que se da en el Sol y las estrellas, porque los elementos de la luz chocan a altas velocidades y densidades. Tanto en el Sol como en el laboratorio, las temperaturas ultra altas (de 50 a 200 millones de grados centígrados) arrancan del núcleo los electrones cargados negativamente, resultando un estado de la materia sumamente cargado que se llama plasma, en el que se puede manipular cualquier material en su nivel atómico. Fusionar átomos en el laboratorio requiere no solo temperaturas ultra altas, sino también un medio para contener y controlar la reacción, manteniéndola en un rango estable por largo período de tiempo.

Desde la década de 1950, los científicos han explorado distintas formas de calentar y confinar el núcleo del hidrógeno para fusionar átomos de los isótopos de hidrógeno más pesados, el deuterio (H2) y el tritio (H3). Se ha explorado muchas propuestas de dispositivos y procesos (tokamaks, stellarators, el ELMO bumpy torus, el z-pinch, para mencionar unos cuantos). Los dos métodos predominantes para controlar la fusión se conocen como confinamiento magnético y confinamiento inercial, los cuales se han incorporado a la investigación sobre fusión hoy en curso.

El avance en la investigación en fusión se puede expresar en términos del incremento del "criterio Lawson", el producto de la densidad del plasma, el tiempo de confinamiento y la temperatura del plasma. En las varias décadas de investigación pasadas, a pesar de la baja inversión crónica, este parámetro se ha incrementado 10,000 veces. Para lograr el avance hacia la energía de fusión comercial se requiere un aumento mayor de solo unas diez veces.

"Los sorprendentes beneficios de crear una estrella", Departamento de Energía de EU, 2001. Un tipo de reacción de fusión: dos isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, se combinan para formar helio, con un núcleo más grande y un neutrón, liberando energía en el proceso. Para producir la fusión se requiere de condiciones de al menos 100 millones de grados centígrados bajo suficiente presión.

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Izquierda: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore; derecha: "Los sorprendentes beneficios de crear una estrella", Departamento de Energía de EU, 2001. Izquierda: Este diagrama del proyecto National Ignition Facility muestra la disposición de los rayos láser enfocados en las diminutas partículas de combustible de fusión encapsuladas en berilio y carburo. Los rayos láser comprimen y calientan las partículas de combustible en una mil millonésima de segundo, de manera que el deuterio y el tritio se fusionan antes de que las partículas se dispersen. El término "inercial" se refiere al hecho de que los átomos deben tener suficiente inercia para resistir dispersarse antes de combinarse. Derecha: Este diagrama de un tokamak de fusión muestra los magnetos, las líneas del campo magnético y las partículas de plasma cargadas que siguen las líneas del campo magnético, dando vueltas en espirales a lo largo del tokamak. El campo magnético "contiene" al plasma.

La transformación plena tomará algún tiempo, pero ciertas tecnologías de fusión pueden proporcionar beneficios económicos en un tiempo relativamente corto.

Ya en los comienzos de la era de la fusión, visionarios tales como el cofundador del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y destacado defensor de la Iniciativa de Defensa Estratégica (SDI, por sus siglas en inglés), el doctor Edward Teller, apoyaba la utilización de la inmensa densidad de energía que hace posible las reacciones de fusión, en la forma de explosiones nucleares pacíficas (PNE, por sus siglas en inglés). Se demostró que esto podría revolucionar la construcción de canales, la construcción de puertos, la minería, la creación de acuíferos, la construcción de túneles y otras actividades que requieren grandes movimientos de tierra. Hoy día la tecnología de las explosiones nucleares pacíficas se puede mejorar y aplicar para acelerar rápidamente y abaratar la construcción de proyectos vitales, como NAWAPA XXI.

Para el procesamiento de materiales y de recursos naturales, la antorcha de plasma, que funciona a temperaturas por debajo de la requerida para la fusión, puede descomponer y separar muchos materiales en sus elementos componentes e isótopos, lo que significa que los "desperdicios" químicos y nucleares se pueden procesar para convertirlos en recursos valiosos. Estas antorchas de plasma pueden ser una clave hacia las más altas densidades de energía que se pueden alcanzar con una reacción de fusión autosostenible, punto en el cual en teoría podríamos extraer varias veces la actual producción estadounidense anual de hierro, cobre, aluminio y muchos otros recursos de prácticamente cualquier metro cúbico de basura y reprocesar las concentraciones valiosas de materiales de los basureros.

Más allá de la separación y concentración de recursos, una economía de fusión permite la creación de materiales completamente nuevos con nuevas propiedades, y aun la transmutación de un elemento en otro. Por ejemplo, los láseres petawatt ya han demostrado la capacidad para transformar oro en platino, y los potenciales futuros de transmutación son mucho más amplios. Así, la economía de fusión demuestra, más allá de toda duda, que para una humanidad avanzada no hay recursos limitados ni límites al crecimiento.

Aunque la implementación con bases amplias de algunos de estos sistemas requerirá de una generación o más de trabajo, su realización futura depende de empezar ahora, y los primeros pasos de una economía de fusión están más próximos de lo que piensas.

1. Llamado para un Proyecto Manhattan Internacional

El lento avance en el desarrollo de la energía de fusión en las cuatro décadas pasadas ha sido el resultado de decisiones políticas, no de imposibilidades científicas. Por ejemplo, en 1980 el Congreso de Estados Unidos aprobó la "Ley de Ingeniería de la Energía de Fusión Magnética" del congresista Michael McCormak, que planteaba una inversión urgente en fusión y la construcción de un reactor prototipo de fusión de confinamiento magnético para el año 2000. Sin embargo, nunca se realizaron los avances simplemente porque nunca se financió el programa, como se indica en el siguiente gráfico del presupuesto anual para fusión.

Por consiguiente, hoy el desafío es tanto político como científico. Se debe tomar la decisión para desarrollar la economía de fusión; con este compromiso y con el pleno financiamiento y apoyo de gobiernos clave, un urgente esfuerzo internacional puede hacerla realidad.

Se debe reunir a los científicos en fusión de todo el mundo (en especial a los veteranos que quedan de los esfuerzos que se remontan a la década de 1960) para planear apropiadamente un programa urgente serio. El propósito de tal concurrencia científica es claro: sacar a los contadores de la sala, hacer a un lado a la burocracia y permitir a los científicos forjar lo que se debe hacer desde una perspectiva científica. Ninguna opción debería quedar fuera de la mesa de negociaciones, incluyendo el resurgimiento de diseños de reactores de fusión alternativos, postergados por razones políticas o presupuestarias.

Si ponemos sobre la mesa los estudios científicos, técnicos y de ingeniería, se puede iniciar un programa urgente, aunando la fusión y los altos recursos tecnológicos de Estados Unidos, Rusia, China, Japón, Corea del Sur, las naciones de Europa y otros países, con el apoyo de organismos existentes tales como la Agencia Internacional de Energía Atómica (AIEA).

Mientras se desarrolla e implementa este programa urgente, se puede apoyar plenamente y acelerar una diversidad de programas de fusión existentes, incluyendo el gran proyecto internacional, el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés), que se ha retrasado por falta de financiamiento y escasa coordinación.

Ver ampliación Fuente: Gráfico elaborado por Geoffrey M. Olynyk, que incluye las proyecciones desde 1976 de la Administración de Investigación en Energía y Desarrollo de EUA, "Energía de fusión por confinamiento magnético: plan del programa", de S. O. Dean. Cuatro posibles alternativas de financiamiento para crear un reactor de fusión de confinamiento magnético a partir de 1976, calculadas en miles de millones de dólares (ajustados a valores de 2012). El financiamiento real cae por debajo de todas las proyecciones, incluso debajo de un financiamiento constante desde el nivel de 1978 (que se sabía era demasiado pequeño para siquiera realizar los avances necesarios)..

En Estados Unidos se debe dotar de mucho mayor financiamiento a los programas nacionales de fusión, para revertir el recorte fulminante del gobierno de Obama al presupuesto para fusión. Esto incluye salvar el centro de investigación Alcator C-Mod del Instituto Tecnológico de Massachusetts (el mayor centro de entrenamiento en EU para los alumnos que estudian la fusión) y financiar la expansión de la investigación en fusión en marcha en varios laboratorios nacionales, universidades y centros industriales de la nación.

Otras naciones pueden hacer lo mismo, como en los casos de los estudios avanzados en marcha en China con su Tokamak Superconductor Avanzado Experimental (EAST, por sus siglas en inglés), en Corea del Sur con el Reactor Tokamak Superconductor (K-STAR) y el proyecto conjunto ruso-italiano IGNITOR, entre otros.

Estos son solo unos pocos ejemplos del trabajo en marcha. Se debe realizar un examen exhaustivo de los programas actualmente existentes y de propuestas pasadas, desde la perspectiva de un esfuerzo abierto en pro de un programa urgente internacional. Esto conducirá a una selección de nuevos sistemas de prueba y experimentales por construir (véase el Cuadro 1).

Aunque la electricidad efectivamente ilimitada es fundamental para el futuro, ese no es el único beneficio de una economía de fusión. El programa internacional urgente también se centrará en la aplicación de las grandes densidades de energía y las propiedades físicas singulares del proceso de fusión, como la transformación de materias primas, la industria y las manufacturas, por ejemplo. En resumidas cuentas, una economía de fusión revolucionará completamente la relación del hombre con la tabla periódica de los elementos y con los que se considera "recursos naturales"’.

2. Tecnología de fusión para la producción y la industria

Con la fusión, podremos crear plasmas a temperaturas de decenas y centenas de millones de grados centígrados. A estas temperaturas, cualquier sustancia conocida se puede dividir fácilmente en sus elementos constituyentes. Sin embargo, incluso plasmas de baja temperatura (decenas de miles de grados centígrados) ya se utilizan hoy en ciertas industrias, uso que se debe extender. Por ejemplo, los llamados "arcos de plasma" se utilizan en soldadura y en la fabricación de aceros especiales, y un proceso de separación mediante plasma se ha utilizado para aislar isótopos requeridos para fines médicos y otros. Aunque estos plasmas de baja temperatura no muestran el pleno potencial de lo que seremos capaces de lograr con un reactor de fusión, sí muestran la promesa de lo que vendrá cuando el hombre tenga pleno acceso a los procesos termonucleares controlados como base de su plataforma económica.

Seguir ampliando hoy nuestro uso de las tecnologías de plasma nos servirá para (1) mejorar nuestro conocimiento de los plasmas en general, (2) ayudar en el desarrollo de tecnologías para su manejo y ponerlas en funcionamiento, (3) entrenar una nueva generación de científicos y trabajadores industriales en el uso de los plasmas y las tecnologías de fusión relacionadas, y (4) producir materiales especiales que permitirían superar los desafíos materiales que surjan en la investigación sobre fusión, de modo que los avances en la productividad hoy logrados contribuirán a acelerar la materialización de la fusión.

2.1 La antorcha de fusión

El diseño de la "antorcha de fusión", propuesto por primera vez en 1969 por Bernard Eastlund y William Gough, de la Comisión de Energía Atómica de EUA, emplea un plasma de fusión de ultra alta temperatura, desviado del núcleo de un reactor de fusión, para reducir prácticamente cualquier materia prima (minerales de baja ley, subproductos de la fisión, agua de mar, basura de los rellenos sanitarios, etc.) a sus elementos componentes. Una vez que la materia prima se ha introducido en el plasma, los elementos se disocian en electrones e iones, y se puede separar los elementos requeridos (o isótopos) entre sí por su número atómico o su masa atómica, creando "depósitos" de mineral recién sintetizado, puro, prácticamente de cualquier sustancia.

Cuadro 1: Diseños de fusión experimental seleccionados
		País	Reactor	Estado	Características
		Internacional (se construye en Francia)	ITER	Fase de construcción, se prevé que produzca el primer plasma en 2020	Utiliza magnetos superconductores
		Francia	Tore Supra	En operación desde 1988	Produce el plasma de más larga duración en un tokamak (6.5 seg)
		Rusia e Italia	IGNITOR	En construcción en Troitzk, Rusia, se prevé completarlo en 2014 y que produzca el primer plasma en 2016	Diseñado para demostrar la viabilidad de la ignición
		Corea del Sur	K-STAR	En operación desde 2008	Utiliza magnetos superconductores
		Estados Unidos de América (PPPL)	NSTX	En operación desde 1999
		Estados Unidos de América (MIT)	Alcator C-Mod	Se cerrará en octubre de 2013 por recorte del presupuesto, en operación desde 1991 hasta 2013	Reactor con la presión de plasma más alta en el mundo
		China	EAST	En operación desde 2006	Utiliza magnetos superconductores
		Europa	JET	En operación desde 1983
		Japón	JT-60SA	En construcción, se completará en 2016	Utiliza magnetos superconductores
		Estados Unidos de América (PPPL)	NCSX	Cancelado en 2008. Construido, pero nunca ensamblado por razones de presupuesto.
		Alemania (MPG)	Wendelstein 7-X	Se completará en 2015
		Japón	LHD	En operación desde 1998	El mayor stellarator superconductor en el mundo
		Estados Unidos de América (Universidad de Wisconsin)	MST	En operación
		Estados Unidos de América (LLNL)	MFTF	Construido en 1986 y cerrado de inmediato por recortes de presupuesto. No se realizó ningún experimento
		Internacional (AAAPT)	UNU/ICTP Red PFF	En operación, 12 sistemas en 9 países
		Canadá (Fusión general)	Reactor de Fusión General	Prototipo previsto para 2015, reactor para 2020	Combina características de técnicas de confinamiento magnético e inercial
		Estados Unidos de América (LLNL)	NIF	En operación desde 2003
		Japón (Universidad de Osaka)	GEKKO XII	En operación desde 1983, actualmente se está renovando con la adición de un segundo láser.	Una vez renovado, será parte de un experimento para "ignición rápida’’
		Rusia (VNIIEF)	ISKRA-5 e ISKRA-6	ISKRA-5 En operación desde 1989. ISKRA-6 Construcción propuesta, sería un NIF-clase láser
		Francia (CEA)	LJM	Prototipo en operación desde 2003, se prevé su operación total para 2014
		Unión Europea	HiPER	En fase de diseño, se prevé iniciar su construcción en 2014
		Estados Unidos de América (SNL)	Z Machine	En operación desde 1996	El mayor generador de rayos X en el mundo, ha logrado temperaturas de más de 2 mil millones de grados centígrados (teóricamente más que suficientes para la fusión de los elementos más pesados)
		Estados Unidos de América (LANL)	Proyecto PACER	En investigación hasta 1975 como parte del Programa Plowshare	Utiliza bombardeo de fusión que detona en una cavidad

Para dejarlo claro, una milla cúbica promedio de basura contiene aproximadamente 200 veces la cantidad anual de la producción de aluminio de EUA, 8 veces la producción de hierro, 100 veces la de estaño y 6 veces la de zinc, aunque la mayor parte de ella no sea en forma concentrada, lo que hace imposible extraerla y fundirla eficazmente con las actuales tecnologías.[2] Incluso con la antorcha de fusión probablemente no necesitaremos extraer al azar lotes de basura, pero esto evidencia cuán vastos son los recursos disponibles cuando nos acercamos al empleo de técnicas de procesamiento de mayor densidad de energía. Minerales de baja ley y concentración (que actualmente no nos sirven), repentinamente se convertirán en recursos fácilmente disponibles. La tierra se convierte en mineral. Los materiales de desecho que ya contienen elementos concentrados, también se pueden reprocesar eficientemente como materias primas nuevas vitales. Los rellenos sanitarios urbanos, que contienen de forma desorganizada la gran mayoría de los elementos que ya usamos, se convierten en una de las concentraciones de materiales potencialmente más valiosas en espera de ser procesadas. De acuerdo con Eastlund y Gough, con la amplia disponibilidad de la fusión comercial, la antorcha de fusión llegará a ser un método eficiente para generar cualquier volumen de materias primas necesarias para satisfacer las necesidades industriales de la humanidad y otras necesidades.

Aun antes de dominar una reacción de fusión autosostenida, con la tecnología actual se puede crear una antorcha de plasma de alta temperatura. En la década de 1980 la compañía TRW había patentado y estaba promoviendo la construcción comercial del diseño de una antorcha de plasma completamente capaz de procesar combustible de fisión nuclear usado y de recuperar isótopos valiosos.[3] Ya entonces, lo que algunos todavía hoy llaman "desechos nucleares" o "desechos químicos" había llegado a ser un recurso potencial, con la aplicación de las tecnologías de procesamiento disponibles.

Más allá de acceder a los recursos existentes, la capacidad de seleccionar y extraer proporciones muy específicas de isótopos y elementos en cantidades significativas crea el potencial para una revolución en las calidades y propiedades de los materiales. Por ejemplo, se puede mejorar el acero especial mediante isótopos, aumentando las capacidades para manejar procesos de alta energía que se extienden desde la industria, hasta los reactores de fusión y los viajes espaciales.

Las afirmaciones de que hay una crisis causada por los "recursos limitados" salen volando por la ventana con la antorcha de fusión y una economía de fusión.

2.2 Procesamiento de sustancias químicas

Otro uso para el diseño de la antorcha de fusión será la transformación de la energía del plasma en un campo de radiación para procesar materiales industriales y sustancias químicas.

Al inyectar en la antorcha de fusión materiales "semilla" seleccionados, se puede modular con precisión la frecuencia de emisión y la intensidad de la radiación, mediante la cantidad y tipo de material elegido. Con un plasma de fusión, a diferencia de los plasmas de más baja temperatura, es posible maximizar la energía en bandas estrechas específicas del espectro.[4] Luego se puede transmitir esta radiación a través de un material "ventana" a un fluido o a otro cuerpo. Debido a que se puede calibrar la frecuencia de la radiación de acuerdo al material que se está procesando, se supera enormemente la actual limitación en el caso del procesamiento en masa debida a los límites de la transferencia de calor a la superficie. Por ejemplo, se puede generar radiación ultravioleta para esterilizar agua para procesos industriales y para beber.[5]

Reactor nuclear de cavidad con conversión MHD Ver ampliación Fuente: "Magnetohydrodynamics: Doubling Energy Efficiency by Direct Conversion", por Marsha Freeman, Fusion, abril 1980. Un reactor regulado externamente o reactor de cavidad usaría el tubo de escape del proceso de fisión nuclear en un ciclo cerrado como el fluido operativo para la conversión directa magnetohidrodinámica (MHD). En este diseño simple de 1968, el calor del plasma de salida del generador MHD todavía se podría usar para hacer funcionar una turbina a vapor. El diseño se prepara para la reutilización del combustible nuclear.

Los neutrones de la reacción de fusión se pueden utilizar para el calentamiento directo o indirecto en la fundición de materiales a temperaturas que oscilan en el rango de 1,000ºC hasta más de 3,000ºC.[6] También se pueden utilizar como tales o transformados mediante un material de cubierta en rayos gamma de alta energía, para catalizar reacciones químicas, convirtiendo así directamente la energía de fusión en energía química. Esto podría incrementar enormemente la eficiencia de la producción de sustancias químicas industriales que requieren de altas temperaturas o de altas energías de activación, tales como hidrógeno, ozono, monóxido de carbono y ácido fórmico. Esta energía incrementada en el procesamiento de materiales y sustancias químicas hace posible una escala de producción nunca antes posible.

Con el uso de plasmas de alta temperatura, la calidad y cantidad de recursos disponibles se transforma por completo. Como decían Eastlund y Gough en 1969, "la visión está ahí; su realización no parece estar bloqueada por la naturaleza. Su logro dependerá de la voluntad y el deseo del hombre para ver que se puede realizar".

3. Magnetohidrodinámica (MHD) para conversión directa

"Para la generación de electricidad a partir de la energía de fusión, tendremos que revivir y hacer avanzar la ciencia de la magnetohidrodinámica (MHD), una tecnología que se puede utilizar prácticamente con cualquier fuente de energía para generar electricidad directamente de un plasma de alta temperatura. Como proceso de "conversión directa’’, elimina la necesidad de grandes turbinas de vapor y tiene el potencial de duplicar la cantidad de energía eléctrica generada de cualquier unidad de combustible utilizado.

Aunque en la década de 1980 algunas de las tecnologías básicas estaban en desarrollo en EU con sistemas accionados por carbón, en la URSS con sistemas basados en gas natural, y en Japón usando petróleo, la meta definitiva es la aplicación a la generación de energía de fusión, con un posible rol para su uso en sistemas de energía de fisión en el curso de este proceso.

El principio básico en la conversión MHD es pasar un plasma de alta temperatura por un campo magnético. El campo magnético crea una corriente eléctrica en el plasma, que es extraída por electrodos a lo largo del canal por el que fluye el plasma. Esencialmente no hay partes móviles, ya que el plasma se mueve gracias al campo magnético.

En una planta de energía normal (de carbón o nuclear) solo del 30% al 40% de la energía liberada por el combustible se convierte en electricidad mediante el calentamiento del vapor utilizado para luego mover una turbina, en tanto el resto de la energía se pierde como "calor residual’’ (esta es la eficiencia de la planta de energía).

En los sistemas básicos de MHD la conversión directa se puede acercar al doble de la electricidad generada sin cambiar la cantidad de combustible, con eficiencias del 50% en los sistemas MHD simples. Si se agrega una turbina de vapor (para aprovechar el calor remanente), la eficiencia se puede aumentar al 60%.

Estos conceptos son más que teóricos: a fines de la década de 1970, investigadores del Laboratorio Nacional Argonne lograron alcanzar una eficiencia del 60% con un sistema MHD accionado con energía de fisión nuclear, y los experimentadores tenían confianza en que podrían alcanzar un nivel de 80% con futuros desarrollos.[7]

Sin embargo, a pesar de estos prometedores estudios y resultados, la investigación seria en conversión MHD directa terminó básicamente en la década de 1980 (junto con muchas otras áreas de investigación prometedora).

Se debe revivir la MHD para la generación de energía con fusión (con la posible aplicación para sistemas de fisión más eficientes también). Si se utilizan combustibles de fusión avanzados, tales como deuterio y helio-3, en un sistema de confinamiento magnético, las partículas cargadas del producto de la fusión pueden correr continuamente a lo largo de un campo magnético para generar directamente electricidad a niveles de eficiencia de 70%.[8]

4. Excavaciones e ingeniería con explosiones nucleares

Una aplicación importante y relativamente a corto plazo de la energía termonuclear es el uso de explosiones nucleares pacíficas (ENP) para la construcción, cuyo precedente general ya ha sido bien establecido por el Programa Plowshare de EU de las décadas de 1960 y 1970 (literalmente, "Programa Reja de Arado"), que adoptó su nombre del libro de Isaías: "Y Él juzgará entre las naciones y reprenderá a numerosos pueblos: y ellos forjarán de sus espadas rejas de arado y de sus lanzas hoces: no levantará espada nación contra nación, ni se adiestrarán más para la guerra".[9]

Aunque los autores de este artículo no conocen d planes detallados para su aplicación en la construcción del proyecto NAWAPA, en 1968 Ralph M. Parsons (el jefe de la compañía que diseñó originalmente NAWAPA) planteó la posibilidad general de utilizar explosivos nucleares para su construcción, en una carta dirigida a un proponente destacado del proyecto en ese tiempo, el senador Frank Moss.[10]

Hoy se deben poner de nuevo estas consideraciones en primer plano, para acelerar la construcción de NAWAPA XXI y proyectos similares.

Para llevar parte de las abundantes aguas del norte a las regiones donde es muy escasa (desde el río Misisipí hasta la costa del Pacífico, y desde las praderas canadienses hasta el norte de México), el proyecto NAWAPA XXI demanda la excavación de una inmensa cantidad de tierra, que totaliza alrededor de 725 mil millones de pies cúbicos (unas 5 millas cúbicas o 21 kilómetros cúbicos o 21 mil millones de metros cúbicos), incluyendo 39 túneles (que suman 1200 millas o 1930 km) y 5400 millas (8690 km) de canales. Las explosiones nucleares pacíficas se podrían utilizar para la construcción de estos nuevos túneles y canales, para ensanchar o profundizar los ríos y embalses existentes que forman parte del sistema, y aun para la construcción de nuevos puertos de aguas profundas, si es necesario.

Las explosiones nucleares y termonucleares pacíficas se pueden utilizar para esculpir la superficie del suelo en escalas difíciles o imposibles con los métodos convencionales, reduciendo dramáticamente tanto el tiempo de construcción como los costos físicos, basados en la densidad de energía más alta, propias de las reacciones nucleares y termonucleares.

Por ejemplo, de acuerdo a vídeos informativos de la década de 1960 de la Comisión de Energía Atómica sobre el Programa Plowshare, un explosivo nuclear de 10 kilotones, en ese momento, era tan pequeño como un cilindro de tres pies de largo (92 cm) y quince pulgadas (38 cm) de diámetro. Liberar una cantidad equivalente de energía de explosivos convencionales demandaría 10,000 toneladas de TNT (de ahí la medida de "10 kilotones" en el campo de los explosivos nucleares), que formarían un cilindro de 200 pies (61 m) de largo y 36 pies (11 m) de diámetro, que equivale a comparar el tamaño de unos 36 tractores de camiones de carga pesada con el de una silla.

Durante dos décadas el Programa Plowshare completó 27 explosiones nucleares de prueba y propuso utilizar la técnica para proyectos que iban desde crear un puerto artificial en cabo Thompson, Alaska, hasta crear un nuevo canal de Panamá al nivel del mar, en el que los estudios mostraron que los costos de excavación se podrían reducir en más de un orden de magnitud con el uso de explosiones nucleares pacíficas.[11] Esto reflejaba el optimismo general en torno a la perspectiva de "Átomos para la Paz" desarrollada por el gobierno de Eisenhower y promovida por Kennedy.[12]

Canal del Kra: Estudio de caso de explosiones nucleares pacíficas

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En 1983 y 1984, la Fundación de Energía de Fusión (FEF) y la Executive Intelligence Reviewrealizaron con el ministro de Comunicaciones de Tailandia dos conferencias sobre el Proyecto del Canal del Kra. La FEF actualizó un estudio de factibilidad anterior y desarrolló más el tema de los beneficios económicos e industriales del proyecto.

La conferencia de 1984 incluyó una presentación de los investigadores de la EIR y la FEF sobre el uso de las explosiones nucleares pacíficas, como el método de construcción más rápido, eficiente y rentable. Durante este mismo período, Lyndon LaRouche y la FEF se involucraron en otro programa que convocaba al uso pacífico de la tecnología nuclear: la Iniciativa de Defensa Estratégica.

Milo Nordyke, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en EU, y Harry Ekzian de la firma de ingeniería TAMS, ambos grupos involucrados en el estudio de factibilidad de 1973 para el canal, presentaron los parámetros físicos para construir el canal de 30 millas (48.3 km) de largo usando métodos nucleares y convencionales, que mostraban que los métodos nucleares reducían casi a la mitad tanto los costos como los tiempos de construcción.

El señor Samak Sundaravej, entonces ministro de Comunicaciones y después Primer Ministro, quien participó en la conferencia de 1984, dijo: "La pregunta es si podemos hacerlo, cómo y por qué medio... Si usamos TNT, tomará diez años, pero si usamos energía atómica para la paz, esto reducirá el tiempo de excavación en cinco años".

Un portavoz de Lawrence Livermore sugirió que se podría construir una gran planta nuclear de separación de isótopos como parte del complejo de centros industriales del canal del Kra construidos a ambos extremos del canal.

Un plan japonés posterior propugnó usar tecnología nuclear en la construcción del canal, en un informe de 1985. Este plan habría usado más de veinte dispositivos nucleares, cada uno de aproximadamente 30 kilotones, cumpliendo con lo dicho por Isaías, al convertir las otrora armas de guerra en herramientas para el bien de toda la humanidad.[1]

[1] Véase "Kra Canal: Gateway to Asia’s Development", en Fusion, julio-agosto de 1984, e "International Conference Puts Kra Canal Back on the Agenda in Thailand", en Fusion Asia, enero de 1985.

Aunque el programa oficial de EU terminó en la década de 1970, el concepto se ha seguido discutiendo y considerando. Por ejemplo, otro caso bien conocido para el uso de explosiones nucleares pacíficas es un proyecto que actualmente ha tomado renovado impulso: la construcción del canal del Kra que cruza Tailandia y proporciona una alternativa al congestionado estrecho de Malaca. Aunque también se diseñó para su construcción con métodos tradicionales, este proyecto despertó el interés de los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para la aplicación de explosiones nucleares pacíficas (véase el recuadro Canal del Kra: estudio de caso de explosiones nucleares pacíficas). De hecho, para disipar temores infundados sobre la liberación de radiación, el Dr. Edward Teller, científico del Lawrence Livermore, prometió que él se mudaría con toda su familia a Tailandia después de la construcción del canal del Kra, si se construía con explosiones nucleares pacíficas.

Aunque las primeras pruebas del Programa Plowshare trataban con tecnología nuclear y termonuclear de las primeras etapas, las pruebas les permitieron hacerse una idea de cómo contener la radiación liberada por las explosiones, y a finales del programa los científicos participantes confiaban en que los riesgos de seguridad más peligrosos planteados por las explosiones nucleares pacíficas serían los mismos que los de cualquier explosión convencional -–la conmoción del suelo, corrientes de aire, nubes de polvo, etc.-– y no la radiación.

Si se restablece hoy un programa de explosiones nucleares pacíficas, el desarrollo de tecnologías más nuevas puede garantizar que la emisión de radiación no planteará ningún problema en absoluto.

Esto incluye la posibilidad de utilizar "detonantes no nucleares’’ para las explosiones termonucleares. Actualmente las explosiones de fusión requieren de una reacción de fisión para disparar la fusión, lo que significa que los productos de la fisión están involucrados en la explosión (aunque se pueden contener).[13] Sin embargo, las reacciones de fusión también se pueden desencadenar por otros métodos, incluyendo el confinamiento inercial (como sucede con los láseres, por ejemplo) o incluso pequeñas cantidades de antimateria.

Consumando la era termonuclear

La economía de fusión no es solo una nueva forma de obtener energía para aplicarla a la economía existente.

Toda la historia del desarrollo de la humanidad se ha caracterizado por la creación de nuevos sistemas económicos, basados en nuevos recursos, y nuevas capacidades tecnológicas; una serie de cambios cualitativos impulsados por niveles crecientes de densidad de flujo energético controlada. Esta es una de las más puras expresiones de los poderes creativos únicos que separan a la humanidad de cualquier mera especie animal.

Las más grandes revoluciones tecnológicas han sido impulsadas por transiciones a niveles cualitativamente más altos de fuentes de energía. La fusión es ahora el imperativo para la humanidad. Empezando hoy, en el curso de las dos generaciones siguientes se pueden encontrar los recursos y la energía requeridos por la población de un mundo en crecimiento y se puede colocar a la humanidad en una nueva senda, que realmente corresponda a nuestra verdadera naturaleza creativa.

Notas:

[1] Por ejemplo, véase "Frontiers in High Energy Density Physics", ("Fronteras en la física de alta densidad de energía"), por el Comité de Física de Plasmas de Alta Densidad de Energía, Comité de Ciencia de Plasmas, Consejo Nacional de Investigación, 2003. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=10544

[2] Véase "The Fusion Torch: Creating New Raw Materials for the 21st Century", 21st Century Science & Technology, otoño-invierno 2006.

[3] Véase "Plasma Separation Process for Generic Isotope Separation", por Steven N. Suchard, del1983 Waste Management Symposia, y "The Status of the Isotope Separation by PSP", por Yuri A. Muromkin, febrero 2013, Journal of Energy and Power Engineering.

[4] "The Fusion Torch: Closing the Cycle from Use to Reuse", Eastlund y Gough, 1969.

[5] La profundidad de absorción de la radiación ultravioleta en el agua es alrededor de un metro. Con la antorcha de plasma de fusión, se puede generar flujos de energía de la radiación ultravioleta en la escala de megawatts por metro cuadrado y transferirlos al agua con muy poca pérdida, lo que permite una escala de procesamiento en masa que antes era imposible.

[6] "A Survey of Applications of Fusion Power Technology for the Chemical and Material Processing Industries", Steinberg, Beller y Powell, Energy Sources, 1978.

[7] Véase "Magnetohydrodynamics: Doubling Energy Efficiency by Direct Conversion", por Marsha Freeman, abril, 1980, Fusion.

[8] Véase "Direct Energy Conversion in Fusion Reactors", por Ralph W. Moir, Energy Technology Handbook, McGraw Hill, 1977, pp. 5150 a 5154.

[9] Isaías 2:4.

[10] En una carta dirigida al senador Frank Moss, con fecha 10 de mayo de 1968, al tratar sobre el proyecto NAWAPA, Ralph M. Parsons dice: "En los últimos cinco años han habido grandes avances, por ejemplo, en la construcción de túneles, la excavación y remoción de tierras, y en la transmisión de energía eléctrica. Un factor de la construcción que podría cambiar muy drásticamente tanto el diseño como la base económica, es la perspectiva de usar explosivos nucleares para crear acuíferos artificiales profundos tanto para almacenamiento como para transferencia subterránea". Esto fue cinco años después de que la compañía de Parsons propusiera el diseño original del proyecto NAWAPA.

[11] "Major Activities In The Atomic Energy Programs", Comisión de Energía Atómica de EUA, 1965.

[12] En 1961, el Presidente Kennedy asignó a Leland Haworth a la Comisión de Energía Atómica. Un ávido proponente del Programa Plowshare, Haworth estudió la propuesta para un puerto en Alaska, el proyecto Chariot, en julio de 1961. En marzo de 1962 el Presidente Kennedy solicitó a la CEA (siglas en inglés: AEC), que "revisara de nuevo y con detalle el rol de la energía nuclear en nuestra economía", y Haworth dirigió la redacción del documento "Energía nuclear para uso civil: Informe al Presidente, 1962". En 1963, el Presidente Kennedy solicitó a Haworth que dirigiera la Fundación Nacional para la Ciencia.

[13] A diferencia de la fusión, que crea un número muy limitado de productos, casi ninguno de los cuales es directamente radioactivo, la fisión crea casi todos los isótopos de la tabla periódica.

Apéndice 1: Densidad de flujo energético

La primera evidencia de una distinción entre la humanidad y los simios va de la mano con la primera aparición de antiguas fogatas, usadas para controlar la energía del fuego para mejorar las condiciones de vida de quienes ejercían ese nuevo poder.

Desde entonces en adelante, la humanidad ya no se podía caracterizar biológicamente o por evolución biológica; la evolución de los poderes mentales creativos únicos de la mente humana se convierte en el factor determinante. La biología tomó un lugar secundario con relación al poder incrementado del pensamiento que ejercía la especie humana.

Cuadro I: Densidad de energía de los combustibles

FUENTE DE COMBUSTIBLE	DENSIDAD DE ENERGÍA (J/g)
Combustión de madera	1.8 x 104
Combustión de carbón (bituminoso)	2.7 x 104
Combustión de petróleo (Diesel)	4.6 x 104
Combustión de H2/O2 1.3 x 104 (se considera la masa total)
Combustión de H2/O2	1.2 x 105 (solo se considera la masa de H2)
Combustible nuclear típico	3.7 x 109
Energía de fisión directa de U-235	8.2 x 1010
Fusión deuterio-tritio	3.2 x 1011
Aniquilación de antimateria	9.0 x 1013

Densidad de energía de los combustibles. El cambio desde la combustión de madera hasta las reacciones materia-antimateria es tan grande que el progreso se debe considerar en órdenes de magnitud, y el mayor salto simple se ve en la transición de los procesos químicos a los nucleares

Este es el secreto —y ciencia-– del desarrollo económico y se expresa en el control sobre sucesivas formas superiores de fuego. Esto comenzó con las transiciones a formas más densas de energía de combustión química, desde la combustión de madera (y carbón de madera), al carbón (y coque), hasta el petróleo y el gas natural. Los acontecimientos hacia fines del siglo XIX mostraron a la humanidad un potencial inmenso más allá de las reacciones químicas: la equivalencia fundamental de materia y energía, como se expresa en los dominios de la fisión, la fusión y las reacciones materia-antimateria, cada una con densidades de energía cualitativamente superiores.

El control sobre densidades de energía más altas impulsa el aumento en lo que Lyndon LaRouche ha identificado como la densidad de flujo energético de la economía, como se puede medir por la tasa de uso de energía por persona y por unidad de área de la economía en su conjunto. Como se ilustra en el "Llamado por un Programa Internacional de Urgencia: A crear la economía de fusión" (y en "Complejos Nucleares Agro-Industriales para NAWAPA XXI", del documento en inglés), este poder de utilizar cada vez más energía impulsa cambios cualitativos a través de toda la sociedad, creando fundamentalmente nuevas tecnologías, nuevas bases de recursos, nuevos estándares de niveles de vida y, de hecho, nuevas economías.

Ver ampliación		Consumo per cápita de energía en EU desde 1780 hasta 1970. Se han omitido "otras" fuentes de energía, tales como la hidráulica o las llamadas renovables, debido a su mínimo impacto en los valores totales per cápita. Elaborado en base a la información del informe "2011 Annual Energy Review" de la Administración de Información sobre Energía de EU.
Ver ampliación Consumo de energía per cápita en EU desde 1780 hasta 2010. La tendencia de crecimiento general se indica con la flecha larga superior; el área gris representa lo que se necesita que ocurra con una economía de fisión y el inicio de una economía de fusión. La flecha inferior de la derecha muestra la dirección de la trayectoria inmediata que se debe comenzar hoy para superar la brecha de desarrollo de 40 años. Esto requiere un programa urgente para el desarrollo de la fusión.

Por ejemplo, empecemos con el simple uso de la tasa de energía biológica del cuerpo humano, unos 100 watts (que se logra al ingerir una dieta estándar de 2,000 calorías). Si suponemos una hipotética civilización que no usa el fuego, en la cual todo se hace mediante la fuerza muscular, la energía empleada para sostener la "economía" —la energía del trabajo manual-– es de solo 100 watts per cápita.

Comparemos esto con el creciente uso de la energía per cápita a lo largo de la historia de EU. En tiempos de la fundación de la nación, la economía basada en la combustión de madera proporcionaba alrededor de 3,000 watts per cápita, un aumento de treinta veces sobre la energía muscular de una sociedad que carece del fuego. Luego el uso generalizado del carbón de punta a cabo en la economía incrementó la energía per cápita a más de 5,000 watts hacia la década de 1920, y la utilización del petróleo y el gas natural llevó esto por encima de los 10,000 watts en 1970, cien veces la energía per cápita de nuestra hipotética sociedad que carece del fuego.

Con cada sucesión, la base previa de combustible declina como fuente de energía (permitiendo su uso para cosas distintas a la combustión, como la madera se usa para la construcción y el petróleo se debería usar para la fabricación de plásticos y otros productos no combustibles relacionados de la industria petroquímica).

Después de los acontecimientos posteriores a la Segunda Guerra Mundial, la energía de fisión nuclear era plenamente capaz de sostener esta tasa de crecimiento hasta el siglo 21. Según una estimación conservadora, basada en las tasas de crecimiento previas y en las posibilidades de la energía nuclear, esto habría llevado a la economía de EU a un nivel en el rango de 20,000 watts per cápita en algún momento antes del año 2000.[1]

Para entonces, asumiendo que la nación hubiera mantenido una orientación a favor del desarrollo, mientras la fisión se convertía en la fuente dominante de energía, deberían haber empezado a emerger los inicios de la energía de fusión aplicada. Con el agua del mar deviniendo en una fuente de combustible efectivamente ilimitada para los reactores de fusión, la economía de EU habría estado en la senda hacia una densidad de flujo energético de unos 40,000 watts per cápita y más allá, en la primera generación del siglo 21, cuatro veces el valor actual de 10,000 watts. De nuevo, esto no sería simplemente más energía para la misma economía, sino para una economía esencialmente nueva.

Sin embargo, este proceso natural de desarrollo se detuvo con el ascenso hegemónico del movimiento ambientalista, contrario al progreso, un cambio, entonces, que envió a la economía directo rumbo al colapso de agotamiento que ahora experimentamos; un proceso de colapso acelerado por la imposición de políticas que redujeron la densidad de flujo energético de la economía.[2]

Como se muestra con claridad en el segundo gráfico (energía per cápita en EU) nunca se permitió alcanzar el pleno potencial de la energía de fisión nuclear y la densidad de flujo energético de la economía se estancó y se comenzó a derrumbar.

Mientras que la real implementación de la fisión nuclear se ve en la pequeña área roja, el rol que se necesita que juegue se indica en el área gris que está encima, un valor proyectado que se logra con las tasas de crecimiento natural de una economía humana en progreso, e incluye también los comienzos de una economía de fusión.

La brecha de 40 años entre la tasa requerida de crecimiento y los niveles actuales, expresa la fuente del actual colapso económico, y demuestra la necesidad inmediata de un programa urgente para desarrollar e implementar la siguiente plataforma, la economía de fusión, para superar décadas de tiempo perdido mediante la creación de una nueva economía a un nivel muy superior a cualquier otro anterior.

Notas

[1] Si una política económica seria hubiera gobernado a la nación después de la Segunda Guerra Mundial (como fue la intención de Franklin Roosevelt, pero que la presidencia de Harry Truman dio marcha atrás), se hubiera alcanzado más rápido un nivel superior.

[2] Este no fue un cambio accidental, sino el resultado de la intención estratégica de arriba a abajo del Imperio angloholandés, cuyos líderes han estado operando abierta y explícitamente con la intención política de reducir la población mundial a menos de mil millones de habitantes. Por ejemplo, véase "Behind London’s War Drive: A Policy To Kill Billions", por Nancy Spannaus, EIR, 18 de noviembre de 2011.

Apéndice 2: Nuestro futuro en y de las Estrellas. La plataforma de la física de alta densidad de energía: plasmas, láseres, antimateria y fusión

La siguiente plataforma en la evolución de nuestra economía humana es el control de los procesos atómicos como los que se hallan en nuestro Sol, para aplicarlos a la producción de energía, la creación de materiales y al movimiento de tierras, entre otras cosas. Pero esto no es solo para utilizar aquí en la Tierra: el desarrollo de este poder se aplicará para el dominio total del campo de influencia de nuestro Sol, el sistema solar, y a fin de cuentas pondrá a nuestro alcance nuestras estrellas vecinas más cercanas.

Lograr esto requerirá la plena explotación de las relaciones dinámicas que actualmente existen entre los campos de investigación del plasma, el láser, la antimateria y la fusión, es decir, la física de alta densidad de energía, donde mucho del trabajo de investigación ya está confluyendo hacia la siguiente generación de técnicas de propulsión espacial. Solo la propulsión a fusión puede generar la aceleración equivalente a la gravedad 1 (G-1), que es ideal para el cuerpo humano, pues a la vez produce un ambiente con gravedad como el de la Tierra, que mitiga algunos de los efectos más dañinos de la microgravedad y reduce el tiempo de viaje, lo cual limita así la exposición a radiaciones cósmicas perjudiciales. Por ejemplo, con aceleración G-1 un viaje a Marte demoraría apenas una semana, alcanzando velocidades de un décimo de la velocidad de la luz.

Además de los beneficios de los procesos termonucleares para los viajes espaciales, los campos de la física de altas densidades de energía están avanzando nuestro entendimiento de procesos que ocurren en las estrellas y otros fenómenos cósmicos, tales como las supernovas, ampliando nuestro campo de entendimiento del Universo. Esto está abriendo las puertas a una renovada y necesaria colaboración entre físicos especializados en astronomía, quantums, láseres y plasmas, donde los hallazgos en un campo rápidamente alimentan las investigaciones en otro. La física del laboratorio y la física de las estrellas se están haciendo más coherentes.

Los láseres petawatt, que operan en el orden de los 10¹⁵ (mil billones) watts de energía, igual a 1,000 veces la energía de toda la red eléctrica de EU (una hazaña lograda al comprimir unos pocos cientos de joules de energía -–suficiente para prender un bombillo de 100 watts durante pocos segundos-– en pulsaciones de milbillonésimas de segundo de duración (femtosegundos) están abriendo enormes potenciales nuevos para la humanidad. Estos láseres hasta ahora se han dirigido a la producción de neutrones de la fusión de deuterio-deuterio, la transmutación de oro en platino y la creación de antielectrones (positrones), entre otros efectos.

Ver ampliación Fuente: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Interacción de la pulsación láser petawatt con oro y uranio como blanco. El láser toma la forma de una pluma de plasma en la superficie del blanco, en la cual los electrones (e-) se producen con energías muy altas. Algunos de estos electrones forman rayos gamma en el blanco, los que de uno en uno pueden chocar con neutrones del núcleo de oro y expulsarlos. Esos neutrones causan la fisión del núcleo del uranio. Algunos rayos gamma se convierten en parejas de electrones-positrones materia-antimateria (e+, en verde).

Un grupo en la Universidad de Míchigan está operando uno de esos dispositivos, donde los investigadores han creado lo que se denomina el primer cañón antimateria de escritorio. El grupo ha estado apuntando un láser petawatt a gas hidrógeno, el cual a su vez dispara un flujo de electrones de alta energía a una fina hoja de metal, produciendo de esta manera miles de billones de partículas de antimateria (positrones). Todavía les falta desarrollar la capacidad de atrapar y contener la antimateria, pero ese será el siguiente paso que darán.[1]

El otro láser petawatt que opera actualmente en EU está en la Universidad de Texas, donde los investigadores han dirigido sus esfuerzos hacia el uso de pulsaciones altamente energizadas para la creación de reacciones de fusión mediante la explosión de un plasma de hidrógeno. Hasta ahora han tenido éxito en generar neutrones de la fusión de deuterio-deuterio, y esperan aumentar el rendimiento añadiendo un campo magnético que colapsa alrededor del plasma, incrementando aún más la densidad.[2] Esta es una técnica similar a la que está desarrollando un grupo dirigido por John Slough en la Universidad de Washington. Slough propone emplear un campo magnético que colapsa alrededor de un plasma para contraer rápidamente un revestimiento de metal sobre el combustible de fusión, detonando la fusión, cuyo producto es expulsado luego junto con los productos de la fusión para la propulsión espacial.[3]

Continuando con el tema del rol de la antimateria en este nuevo paradigma de alta densidad de energía y la dinámica que existe entre estas diferentes vías de abordarla, la antimateria tiene el potencial de utilizarse como un detonante de las reacciones de fusión. Una aplicación que se está explorando es el sistema de propulsión de cohetes a fusión desencadenada por antimateria. Para este fin, recientemente un grupo conjunto de la Universidad del Estado de Pensilvania y el Centro Espacial Johnson de la NASA amplió un estudio que muestra la posibilidad de aplicar dos modelos diferentes de propulsión catalizada por antimateria, que se basan en las tasas de producción existente de antimateria y métodos para su aplicación, en exploraciones del espacio lejano.[4]

Se han planteado varias propuestas para sistemas de propulsión a fusión desencadenada por antimateria, pero todas necesitarán de inversión física e intelectual mucho más significativa para lograr los avances requeridos.

Los diseños para cohetes abarcan el espectro que va desde la propulsión a fusión desencadenada por antimateria hasta la propulsión con antimateria pura como combustible. Como van las cosas actualmente, la principal dificultad para hacer de estos sistemas una realidad factible son los límites en la producción de antimateria y la contención del combustible, junto con algunos retos de ingeniería. Todo esto es en realidad un problema de tasas de inversión apropiadas, más que de retos teóricos. Además, las técnicas de enfriamiento láser pueden ser la clave para generar eficientemente condensados de anti-hidrógeno de Bose-Einstein, que son en órdenes de magnitud más densos que el simple anti-hidrógeno gas o líquido. Estos condensados harían que el almacenamiento de antimateria fuese una posibilidad real para vuelos espaciales lejanos, porque los antiprotones (cargados) no se pueden empacar densamente y el anti-hidrógeno (neutro) es difícil de contener de otra manera. El sistema propuesto lograría velocidades de poco más de la mitad de la velocidad de la luz y acercaría a unos 18 años el alcance de nuestra estrella más cercana más allá del Sol.[5]

Otra opción para las explosiones desencadenadas por antimateria es su uso como cargas determinadas para excavaciones de tierra en gran escala y para perforar túneles, además de otras operaciones como las propuestas en el Programa Plowshare, por ejemplo. Las explosiones de fusión antimateria no producen la lluvia radioactiva asociada con las explosiones nucleares pacíficas de los primeros diseños.[6]

Con relación a los plasmas, el cuarto estado de la materia, alrededor del cual gira mucho de este nuevo paradigma científico, además de los que se están desarrollando en los reactores de fusión tokamak y las antorcha de plasma de los que ya tratamos, existe el potencial para el uso controlado de plasmas en sistemas de propulsión a fusión y en los láseres petawatt. Un diseño para un sistema de propulsión que está desarrollando un grupo de la Universidad de Alabama, en Huntsville, utiliza el enfoque de la compactación de plasma para crear las densidades requeridas para las reacciones de fusión. Los mismos plasmas se generan por pulsaciones eléctricas equivalentes al 20% de la producción de energía del mundo, los que luego van a través de un proceso de autocompresión magnética (efecto pinza), hacia densidades de acción capaces de encender las reacciones de fusión.[7]

Ver ampliación NASA Los cinturones de Van Allen. Estudios de la NASA han mostrado que un efecto de acelerador de partículas actúa dentro de los cinturones..

La importancia del estado plasma no se puede dejar de recalcar, porque es un aspecto clave de todas estas líneas de desarrollo que interactúan entre si, pues parece que siempre acompaña a los procesos que avanzan hacia la fusión. Más concretamente, la mayoría de los fenómenos observables en el universo parecen existir en alguna forma de plasma, y como tales, se entienden mejor en términos de dinámica de fluidos electromagnética, con sus variadas cualidades no lineales. Esto significa que tenemos que quitar nuestro énfasis en la simple mecánica y termodinámica, y dirigirlo hacia la clase de dinámicas evolutivas no lineales descubiertas en los procesos vivos, por ejemplo. Esto significa también la ampliación de la esfera de lo que queremos decir por astrobiología, lo que ya se puede ver claramente en el dominio inmediato de la Tierra, donde se ha encontrado que el relámpago (un plasma) genera antimateria y la NASA justo ha descubierto que los cinturones de Van Allen (plasma), que rodean el globo terráqueo, tienen una semejanza funcional con los aceleradores de partículas. Ambos procesos son producto de los efectos de la vida y su interacción con los procesos cósmicos.

Notas

[1] Center for Ultrafast Optical Science, Michigan Engineering,http://www.engin.umich.edu/research/cuos/ResearchGroups/HFS/Experimentalfacilities/ HERCULESPetawattLaser.html; Bob Yrka, "Physicists Create Table Top Anti-matter Gun,’’ 25 de junio, 2013, http://phys.org/news/2013-06-physicists-tabletop-antimatter-gun.html

[2] The Texas Petawatt Laser, The Center for High Energy Density Science,http://texaspetawatt.ph.utexas.edu/overview.php

[3] Véase: John Slough, "Developing Fusion Rockets to Go to Mars,’’ 21st Century Science & Technology, otoño-invierno, 2012-2013.

[4] Schmidt, G. R., et al., "Anti-matter Production For Near Term Propulsion Applications,’’http://www.engr.psu.edu/antimatter/papers/nasa_anti.pdf

[5] Turyshev, Slava G., et al., "Controlled Anti-hydrogen Propulsion For Nasa’s Future In Very Deep Space,’’ 21 de octubre, 2004, http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0410511v1.pdf

[6] Gsponer, André, et al., "Anti-matter Induced Fusion and Thermo-Nuclear Explosions,’’ 2 de febrero, 2008, http://arxiv.org/pdf/physics/0507125.pdf

[7] "UAHuntsville student seeking ‘Holy Grail’ of rocket propulsion system’’,http://www.uah.edu/news/research/3855-alpharetta-graduate-seeking-holy-grail-of-rocket-propulsion-system#.UiYc3TYkJ8E