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Por qué la energía de fusión siempre está a 50 años vista

Por Francisco R. Villatoro, el 2 septiembre, 2022.

 

Muchas veces se bromea con que la energía de fusión comercial siempre está a cincuenta años vista; aunque los más optimistas prefieren decir que siempre está a veinte años vista. Así se decía hace cincuenta años, y hace veinte años, y se sigue diciendo hoy. De hecho, mi propia estimación es que la ruta hacia la energía fusión con ITER+IFMIF+DEMO+PROTO acabará con los primeros reactores comerciales (si todo va bien) alrededor de 2070 (que está a unos cincuenta años vista). ¿Cuál es la razón? «Es la economía, estúpido» (the economy, stupid, la famosa frase de la campaña electoral de Bill Clinton en 1992). La investigación, el desarrollo y la innovación en energía de fusión siempre han estado infrafinanciados. Y no solo lo saben y lo afirman los científicos, también los políticos. Pero una cosa es saberlo y otra muy diferente poner un arreglo. Mientras el motor de la política sean los resultados a cuatro o cinco años vista, la energía de fusión nunca será alcanzada. Nunca. Si de verdad queremos que la energía de fusión revolucione nuestro mundo tenemos que apostar de forma rotunda por una vía rápida hacia la fusión.

Lo sé, lo sé, me dirás que ya está otra vez Francis con su matraca de siempre… Ya lo conté en «Hacia un reactor de fusión comercial en 2030», Naukas, 11 jun 2012; mi respuesta a la pregunta de Javier Peláez (@irreductible): ¿en qué proyecto científico gastarías cien mil millones de euros? Y lo cuento cada vez que tengo ocasión. Ahora al hilo de que en ITER se van a gastar unos veinte mil millones en quince años mientras que en la Misión Artemisa de la NASA se van a gastar casi cien mil millones en cinco años ($93 billion by FY 2025 según el informe «NASAS’s Management of the Artemis Missions,» Report No. IG-22-003, NASA Office of Inspector General, 15 Nov 2021 [PDF]). La crisis energética es el mayor problema del s. XXI; acelerar la ruta hacia el primer reactor de fusión comercial me parece que debería ser la prioridad máxima. En 2011 nos lo contaba David J. Campbell, director científico de ITER, una «vía rápida» hacia la fusión podría conducir al primer reactor comercial alrededor del año 2050, entonces a cuarenta años vista, y una «vía ultrarrápida» hacia la fusión lo lograría sobre 2030, entonces a veinte años vista (LCMF, 09 ene 2012). Pero en lugar de un apoyo firme a la fusión lo único que encontramos son retrasos y trabas (LCMF, 24 nov 2015).

La figura de Geoffrey M. Olynyk que abre esta pieza (Wikimedia Commons) resume cinco proyecciones presupuestarias realizadas en 1976 para la financiación de la investigación en fusión en EEUU. Con el esfuerzo financiero máximo se estimaba en 1976 que se lograría un reactor comercial en 1990 (en unos 15 años); con un esfuerzo moderado se lograría en 2005 (en unos 30 años); pero manteniendo constante el presupuesto esperado entonces para 1978 no se lograría nunca («fusion never»). Repito, nunca se logrará la fusión comercial sin un gran esfuerzo financiero. Pero la situación es aún peor, pues la figura de Olynyk añade a la versión original una estimación del gasto de EEUU en fusión hasta el año fiscal 2013, un gasto muy inferior al gasto esperado en 1978. El escenario actual sería pero que el escenario «fusion never», si no fuera porque en este siglo la fusión está liderada por una iniciativa internacional financiada por la Unión Europea, Japón, Estados Unidos, Corea del Sur, India, Rusia y China (sí, me refiero a ITER). Pero al ritmo actual ITER será un éxito alrededor de 2040, IFMIF también debería serlo alrededor de 2040, DEMO no lo será hasta 2055 (como pronto), y PROTO hasta 2070 (también como pronto). Necesitamos acelerar la ruta hacia la fusión. No lo digo yo, cada vez que tengo oportunidad, no lo decía David J. Campbell, director científico de ITER, en 2011, también lo decía la ERDA de EEUU en 1976, de hecho, se lleva diciendo «desde siempre».

Te cuento de nuevo todo este rollo al hilo de un hilo en Twitter del físico de partículas Martin Bauer @MartinMBauer sobre por qué el progreso en fusión nuclear es tan lento. En su hilo incluye la figura de Olynyk, una versión a color de una figura en blanco y negro que se publicó en 1976 (hace unos cincuenta años) en «Fusion Power by Magnetic Confinement Program Plan. Volume I. Summary,» ERDA-76/110/1, U.S. Energy Research and Development Administration, July 1976 [PDF], y que se republicó en 1998 en Stephen O. Dean, «Fusion Power by Magnetic Confinement Program Plan,» Journal of Fusion Energy 17: 263-287 (1998), doi: https://doi.org/10.1023/A:1021815909065.

Y quizás te preguntas, ¿son confiables las proyecciones de ERDA en 1976? No, no lo son, ni lo eran. Hoy sabemos que eran demasiado optimistas. La física de plasmas en reactores es mucho más complicada de lo que se pensaba a principios de los 1970. Con los conocimientos actuales se podría volver a hacer un ejercicio de proyección presupuestaria para estimar lo que se necesita para lograr una «vía rápida», incluso una «vía ultrarrápida», hacia la fusión. En mi opinión hay que volver a poner en la palestra esta cuestión.

Este  artículo apareció originalmente en  La ciencia de la mula Francis

 

Orientació mitjançant els astres

Maraton Messier al Bahram Palace, al Kavir National Park. Iran

Avui dia ens es habitual a la societat occidental el fer servir aparells electrònics per esbrinar com arribar a un lloc. Aquests aparells, als que anomenem GPS (Global Positioning System o Sistema de Posicionament Global), porten un receptor que capta el senyal d’una constel·lació de 24 o més satèl·lits que es renoven periòdicament. Com ho feien abans les persones per orientar-se? Es clar que durant el dia es podien guiar per referències visuals, però.. i a la nit? i al desert? i al mar? Doncs també feien servir ajudes que venien del cel: mitjançant els estels…

El primer concepte que introduirem es el de la esfera celeste. Aquesta es una construcció mental que fabrica el nostre cervell al mirar al cel. Si ens orientem mirant al Nord, a la nostra dreta tindrem l’Est, a l’esquerra l’Oest i el Sud es trobarà a la nostre esquena (ens referirem tota l’estona a l’hemisferi nord). El Pol Nord Celeste es aquell al que apunta l’eix de rotació de la Terra. Si féssim una gravació apuntant a aquest Pol Nord Celeste, veuríem com totes els estels girant al voltant d’ell (veure fotografia) La projecció d’aquest punt de l’Esfera Celeste sobre l’horitzó ens marcarà el nostre Nord geogràfic.

On trobar el Pol Nord?

Com podem localitzar el Pol Nord Celeste (PNC)? Doncs avui dia està marcat per l’estrella anomenada Polaris, popularment coneguda com l’Estrella Polar. Degut a que aquest estel no es gaire lluminós (magnitud 2.0), i que la contaminació lumínica afebleix mes la seva brillantor, haurem de fer servir algunes constel·lacions veïnes per localitzar-la. L’Estrella Polar es la punta de la cua de la constel·lació de l’Óssa Menor. A la nostre latitud (Barcelona), uns 42º aproximadament, es fàcilment recognoscible la seva germana gran, l’Óssa Major, també anomenada “El Carro”. Per localitzar l’estrella Polar també podem fer servir la constel·lació de Cassiopea, que, com l’Ossa Major, es circumpolar a la nostre latitud, es a dir, que la podem veure durant tota la nit tot l’any, Cassiopea. A Cassiopea la podem identificar fàcilment per que te forma de W o M, segons com ho vulguem interpretar.

Com localitzar Polaris des de Cassiopea o la Ossa Major

Per trobar Polaris estendrem unes 4 vegades la distancia dels estels que conformen la part final de l’Óssa Major, Merak i Dubeh (fletxa vermella). També la podrem trobar si tracem una recta entre l’estel mig de la constel·lació de Cassiopea, Tish i l’estel Alioth de l’Óssa Major (fletxa groga). La projecció de Polaris sobre l’horitzó ens marcarà el Nord.

Posició del Pol Nord Celeste al llarg de la història

Però això no sempre ha sigut així. L’eix de rotació de la Terra te una inclinació respecte l’eix eclíptic de 23 graus i 26 minuts i gira com una baldufa, en sentit retrògrad (moviment de precisió), amb uns període de 25.780 anys. Això provoca que el Pol Nord Celeste canviï al llarg dels anys.

Inclinació de la Terra i moviment de precisió
Posició del PNC al llarg dels anys

Hi ha estudis recents que confirmen que els egipcis van fer servir la alineació de estels de l’Óssa Major per alinear las piràmides. Això es pot comprovar en el següent vídeo:

Orientació mitjançant un estel qualsevol

Si per qüestions climatològiques o orogràfiques no poguéssim veure aquests estels, podem fer servir qualsevol estel per orientar-nos. Bàsicament es tracta de col·locar dos pals al terra i prendre un estel de referència. Un cop passats 30 minuts mirem cap a on s’ha desplaçat l’estel. El desplaçament indicarà el punt cardinal que estem enfocant. En funció de l’hemisferi, aquest serà un o altre. En el cas de l’hemisferi sud, si ho ha fet cap a l’esquerra, els pals apunten al Nord, si ho ha fet cap a la dreta, apunten al Sud, Si ho ha fet cap a dalt, apunten a l’Est, i si ho ha fet cap abaix, vol dir que apunten a l’Oest.

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