La civilización actual es fruto de los últimos 200 años aproximadamente y se caracteriza por el elevado consumo de recursos naturales, que hace factible, en las condiciones más extremas, habitar el planeta en toda su extensión: los polos, los desiertos, bajo el agua e incluso el cosmos.
Antiguamente, y a lo largo de milenios no era así, el hombre formaba parte de la naturaleza, o sea, se levantaba con el Sol, se acostaba con la Luna y empleaba para vivir la fuerza de los animales, del agua, del aire y la suya propia. En ese entonces, la naturaleza era limpia, los peces y los animales salvajes abundaban y los bosques rodeaban a nuestros antepasados.
La civilización actual es autodestructiva debido a su accionar depredador, que niega las leyes de la vida y el sentido común. Para mantenerse y desarrollarse necesita de recursos naturales, riquezas que los grandes monopolios se apropian a como dé lugar y las explotan sin límite en un planeta limitado, con lo que su colapso se vuelve inevitable, pues es insostenible el adelanto basado sólo en el crecimiento material, que consume los bienes naturales por encima de su capacidad de reposición.
Se agota el petróleo y el gas natural, los recursos energéticos de mayor importancia actual. El problema de cómo resolver este problema es crucial para toda la sociedad y la solución es encontrar una fuente de energía inagotable, limpia, segura y sin efectos negativos, que cubra las necesidades de la humanidad sin destruir el medio ambiente ni robar el futuro a las generaciones por venir; algo semejante a la energía que de manera permanente e inagotable nos brinda el Sol.
El átomo está compuesto de un núcleo de protones, de carga eléctrica positiva, y neutrones, que carecen de carga eléctrica. Fuerza nuclear fuerte es aquella que en el núcleo mantiene unidos a protones y neutrones. Alrededor del núcleo orbitan los electrones, de carga negativa.
La fusión nuclear es un proceso en el que los núcleos de dos átomos livianos se unen para formar un átomo de núcleo más pesado; en cada fusión nuclear se libera grandes cantidades de energía, llamada termonuclear. Con el fin de conseguir la fusión nuclear de dos átomos hay que superar la fuerza nuclear fuerte, o sea, la fuerza de repulsión mutua que ejercen los protones de dos núcleos. Sólo si ambos núcleos se acercan lo suficiente, pueden superar esta repulsión y liberar la energía de la fuerza nuclear fuerte, que mantenía unido al núcleo.
Esto se logra si los núcleos chocan a gran velocidad y la temperatura del reactor se eleva entre los 100 y 150 millones de grados, mayor a la del núcleo solar y superior a la que puede resistir cualquier material conocido. A esas temperaturas, los átomos se mueven a una velocidad tal que provocan la separación de núcleos y electrones, que ahora circulan libremente por ya no estar unidos por la fuerza eléctrica que los unía.
La materia en este estado se llama plasma, tiene la apariencia de un gas líquido, es poco densa y no tiene forma ni volumen estables. Si se calienta un gas a altas temperaturas, se puede obtener plasma. Para conservar estas altas temperaturas, se debe evitar que el plasma roce con las paredes del reactor, lo que causaría pérdida de temperatura. El plasma puede ser controlado si se manipula un campo magnético.
En la actualidad, la energía nuclear se obtiene en las centrales nucleares mediante procesos de fisión -método contrario a la fusión-, en el que un núcleo pesado se divide para producir otros más ligeros. La fisión requiere de combustibles escasos como el uranio, produce desechos radioactivos y, además, a diferencia de la fusión, genera una reacción en cadena que puede provocar una explosión nuclear. En cambio, si a un reactor de fusión no se le suministra energía, cesa la reacción. Esto implica que la energía de fusión es mucho más segura que la de fisión.
Los físicos Ígor Tam y Andréi Sájarov, sobre la base de las ideas de Oleg Lavrentiev, idearon en los años 1950 el reactor Tokamak, acrónimo ruso de “cámara toroidal con bobinas magnéticas”, que evita que las partículas del plasma choquen contra las paredes del reactor termonuclear. En el Instituto de Energía Atómica Kurchátov de la Academia de Ciencias de la URSS, la principal institución de investigación y desarrollo en el campo de la energía nuclear, se fabricaron en 1956 los primeros sistemas de fusión Tokamak. El primer reactor termonuclear Tokamak para la fusión de partículas de plasma consistía en una cámara con la forma de un cilindro anular toroide, semejante a una rosquilla, en su interior había hidrógeno y un dispositivo eléctrico que por fuertes descargas ionizaba el gas hasta llevarlo al estado plasmático.
Con la finalidad de que no tocase las paredes del Tokamak, desde el exterior el plasma era guiado por un campo magnético helicoidal, generado por potentes electroimanes, en el que el plasma seguía las líneas magnéticas como si fuera conducido en un carril.
Poco después de la victoria soviética en la Batalla de Stalingrado, el 11 de febrero de 1943 fue fundado el Instituto Kurchátov para la Energía Atómica; el desarrollo de las armas nucleares fue su propósito inicial. Tres años después, en las afueras de Moscú, un equipo dirigido por el físico Ígor Kurchátov logró la primera reacción nuclear en cadena fuera de EEUU. Hasta el año 1955, el instituto Kurchátov era conocido como Laboratorio Número 2 de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética.
La mayoría de los reactores nucleares soviéticos fueron diseñados en este instituto y, desde 1955, es el centro para importantes trabajos científicos experimentales en los campos de la fusión nuclear y la física del plasma. En noviembre de 1991, el instituto Kurchátov se transformó en un Centro Científico del Estado y quedó subordinado al gobierno ruso. En febrero de 2005, Mijail Kovalchuk fue nombrado director del instituto y desde el 2015 es su presidente. A partir de febrero del 2007, el Instituto Kurchátov coordina en Rusia los trabajos en el campo de la nanotecnología.
“Este instituto nació con un objetivo estratégico que era necesario alcanzar para la supervivencia del país”, afirma Mijail Kovalchuk. Este hito se alcanzó en agosto de 1949, cuando la Unión Soviética detonó su primera bomba atómica. Al lado del reactor, con el que comenzó la historia nuclear soviética, Kovalchuk explica los avances científicos impulsados por el temor de ser aniquilados: “En 1954 se comenzó a emplear la energía nuclear para producir electricidad, luego llegaron los submarinos nucleares y todo tipo de proyectos de investigación básica. Ahora somos los líderes en rompehielos atómicos”.
El 18 de mayo del 2021 comenzó a funcionar en Rusia el reactor de plasma Tokamak Т-15MD, que no tiene análogos en el mundo y proveerá al planeta con energía limpia, prácticamente inagotable. Es el primer reactor termonuclear de este tipo construido en Rusia en los últimos 20 años. Durante la ceremonia de inauguración, que contó con la participación de Mijail Mishustin, primer ministro ruso, Mijail Kovalchuk explicó que “los estudios del plasma permitirán crear motores de plasma para la exploración de la Luna, Marte y otros planetas y que este negocio ofrece hoy otras tecnologías de plasma: procesar materiales y crear nuevos materiales”.
Según Mijail Kovalchuk, el Tokamak Т-15MD está diseñado para “utilizar la fusión nuclear como fuente de energía ilimitada y su singularidad radica en su combinación de alta potencia y dimensiones compactas. Lo que ha sido posible gracias a varias tecnologías desarrolladas por el Centro de Investigación del Instituto Kurchátov”.
El Tokamak Т-15MD es parte del gigantesco Reactor Experimental Internacional Tokamak, ITER. El 24 de mayo del 2006, los siete socios de este proyecto, Rusia, UE, EEUU, China, Japón, Corea del Sur e India, firmaron en Bruselas el acuerdo internacional para el megaproyecto de reactor de fusión internacional, que usa el diseño Tokamak y que se construirá en Cadarache, en el sureste de Francia.
El reactor de plasma del ITER, que pesa 23.000 toneladas y será albergado en un edificio de 60 metros de altura, es la máquina de mayor complejidad ideada por el hombre, además es una tarea muy complicada y costosa, porque es difícil lograr que los reactores de fusión produzcan más potencia térmica que la que consumen. Sin embargo, el proyecto ITER demostrará que el Tokamak de fusión es viable científica y técnicamente, porque su producción térmica se estima en 500 megavatios de electricidad y su consumo, en cerca de 300. Se estima que para el 2040, el proyecto de investigación ITER estará terminado por completo y experimentalmente probará la factibilidad de crear centrales de fusión industrial en cualquier lugar del mundo.
Entre tantas malas noticias, como nunca abundantes en la actualidad, es reconfortante la de la creación del Tokamak Т-15MDl, que hace realidad el proyecto ITER, lo que demuestra que en política es mejor la colaboración que la confrontación. Unámonos para salvar a la especie humana.