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Primer reactor nuclear que imita el Sol estaría listo en 2030, ingeniero de la UNAL participa en el proyecto
La energía nuclear es uno de los campos más prometedores para no contaminar el medio ambiente. Foto: GUILLAUME SOUVANT/AFP.
Este campo también reduce el uso desmedido de agua en hidroeléctricas. Foto: archivo Unimedios.
Para entender su funcionamiento hay que remitirse a los inicios del universo. Foto: NASA/NASA/AFP.
La electricidad que se generaría con la fusión nuclear es hasta cuatro veces mayor que como se ha venido haciendo tradicionalmente. Foto: JONATHAN NACKSTRAND/AFP.
El ingeniero físico Santiago Vargas Giraldo, magíster en Ingeniería de Materiales de la UNAL. Foto: Santiago Vargas Giraldo, magíster en Ingeniería de Materiales de la UNAL.
Hace 13.800 millones de años el universo comenzó como un pequeño cúmulo de energía y materia a temperaturas inconcebibles, que creció y explotó, dando origen a partículas como protones, neutrones y los átomos que forman estrellas, planetas, galaxias y, eventualmente, la vida en la Tierra.
El Big Bang ha inspirado a los científicos a investigar, entre otros temas, la transformación de energía en masa. En 1942, Enrico Fermi y su equipo lograron este hito con el Chicago Pile-1 (CP-1), el primer reactor nuclear experimental basado en uranio; de esta manera se sentaron las bases para desarrollar tecnologías capaces de convertir la fisión nuclear (división de los átomos) en electricidad, marcando un antes y un después en la historia de la energía.
En 2023, los reactores nucleares de Estados Unidos generaron 775.000 millones de kilovatios-hora, suficientes para abastecer 72 millones de hogares. La tecnología divide átomos pesados para liberar grandes cantidades de energía de forma eficiente y con bajas emisiones de carbono. Aunque hoy en día enfrenta desafíos técnicos y de gestión de residuos, estos retos han impulsado avances que aseguran su sostenibilidad y seguridad.
De hecho, ha aparecido un nuevo método que ofrece hasta cuatro veces más energía eléctrica que la manera en que funcionan los reactores en la actualidad. Se llama fusión nuclear, y en lugar de dividir los átomos de uranio, se unen átomos de hidrógeno, liberando cantidades de energía similares a las del Sol, generando una proporción de residuos de los elementos usados hasta dos o tres veces menor.
Diversas empresas están trabajando para hacer realidad la fusión nuclear comercial en la próxima década; así lo demuestra un acuerdo reciente con el gobierno del estado de Virginia que busca inaugurar en 2030 la primera planta de energía basada en fusión nuclear, con el objetivo de transformar el panorama energético global hacia una era de electricidad sostenible y limpia.
“La fusión nuclear podría generar hasta cuatro veces más energía que la que hoy se consigue por las rutas de fisión. Es tan impactante el cambio, que unos cuantos gramos de combustible nuclear representa al menos 180 galones de petróleo y cerca de 480 m3 de gas, disminuyendo la huella de carbono por la actividad humana”, asegura el investigador Vargas.
El experto cuenta con más de 18 años de experiencia en el desarrollo de materiales resistentes a altas temperaturas, como las de un reactor nuclear; por eso sus investigaciones buscan ser un aporte para la primera planta de energía basada en fusión nuclear.
El investigador Vargas, quien es doctor en Ingeniería Mecánica y Nuclear, ha trabajado en el Laboratorio de Fusión Nuclear DIII-D en Estados Unidos, y lidera el grupo de control de partículas en TAE Technologies, empresa privada con el mayor laboratorio de fusión nuclear del mundo.
Es importante recordar que en las centrales nucleares se utiliza uranio, un elemento no tan abundante en la corteza terrestre, pero con la fusión se podría aprovechar el hidrógeno, que en su forma más simple es una reserva infinita en el universo.
Dentro de su experiencia como integrante del Laboratorio de Física del Plasma en UNAL Sede Manizales y el Laboratorio de Física de Materiales de la UNAL Sede Medellín, diseñó métodos para recubrir partes usando plasma, un estado de la materia que funciona como vehículo para que una pieza de hierro o acero se vuelva más resistente al daño que se pueden generar por altas temperaturas o ambientes corrosivos.
“Los materiales de construcción en la siguiente generación de reactores nucleares deben resistir condiciones altamente demandantes. En mi trabajo actual, desarrollo materiales refractarios resistentes a altas temperaturas, por ejemplo, aleaciones de tantalio, zirconio, molibdeno, y tungsteno”, indica.
También menciona que, “el hidrogeno en un galón de agua representa tener energía para un carro durante tres años. Sabiendo que el hidrogeno es el elemento más abundante del universo, la fusión ofrecerá una fuente inagotable”.
El doctor Vargas, formado en la UNAL, está impulsando avances en física del plasma y materiales para la fusión nuclear comercial. Su trabajo busca transformar el panorama energético global, generar un impacto positivo en el medio ambiente y cambiar la percepción de la energía nuclear; así como impulsar esta industria en países como Colombia, en donde aún no se contempla como una opción a largo plazo.
