Energía nuclear

La fisión: un descubrimiento en Navidad

En diciembre de 1938, en Berlín, los químicos Otto Hahn y Fritz Strassmann bombardearon uranio con neutrones y encontraron, desconcertados, bario, un elemento de la mitad de su masa. Hahn le escribió a su antigua colaboradora Lise Meitner, judía austríaca exiliada en Suecia. Durante las vacaciones navideñas, caminando por la nieve con su sobrino Otto Frisch, Meitner entendió lo ocurrido: el núcleo se había partido en dos. Usando $E=m{c}^2$, calcularon que cada fisión liberaba unos 200 millones de electronvoltios. Frisch tomó el término "fisión" de la biología celular.

La clave era que cada fisión también libera dos o tres neutrones, capaces de partir otros núcleos: una reacción en cadena. Ante el temor de que la Alemania nazi construyera una bomba, Leó Szilárd redactó y Albert Einstein firmó en agosto de 1939 una carta al presidente Roosevelt.

Del reactor a la bomba

El 2 de diciembre de 1942, bajo las gradas de un estadio de la Universidad de Chicago, el equipo de Enrico Fermi logró la primera reacción en cadena controlada en la pila Chicago Pile-1, hecha de grafito y uranio. El Proyecto Manhattan, con unas 130.000 personas, produjo la prueba Trinity el 16 de julio de 1945 y las bombas lanzadas sobre Hiroshima (6 de agosto) y Nagasaki (9 de agosto), que mataron a más de 100.000 personas de inmediato.

Tras la guerra, el programa "Átomos para la Paz" de Eisenhower (1953) impulsó el uso civil. En 1954 la central de Óbninsk, en la Unión Soviética, fue la primera en entregar electricidad a una red, y en 1956 abrió Calder Hall en el Reino Unido.

Cómo funciona una central

Una central nuclear es, en esencia, una máquina de vapor con un combustible extraordinario:

• El uranio enriquecido (3-5 % de uranio-235) se coloca en barras dentro del reactor.
• La fisión calienta agua, que genera vapor y mueve turbinas conectadas a generadores.
• Las barras de control, de materiales como el boro o el cadmio, absorben neutrones para regular la reacción.
• Un moderador, normalmente agua, frena los neutrones para que sigan provocando fisiones.

Un kilo de uranio-235 completamente fisionado libera energía equivalente a quemar unas 2.700 toneladas de carbón, y la generación no emite CO₂. Hoy hay unos 440 reactores en el mundo, que aportan alrededor del 9 % de la electricidad global; Francia obtiene cerca de dos tercios de la suya de esta fuente.

Dato curioso: hace unos 2.000 millones de años, en Oklo (Gabón), se formaron reactores nucleares naturales: depósitos de uranio y agua subterránea mantuvieron reacciones en cadena intermitentes durante cientos de miles de años.

Los accidentes y el debate

El 26 de abril de 1986 el reactor 4 de Chernóbil, en la Ucrania soviética, explotó durante una prueba mal ejecutada; la nube radiactiva cubrió Europa y la zona de exclusión aún mide unos 2.600 km². En marzo de 2011, un terremoto y un tsunami provocaron la fusión de tres núcleos en Fukushima Daiichi, Japón. Los residuos de alta actividad siguen siendo peligrosos durante miles de años; Finlandia construye en Onkalo el primer depósito geológico profundo del mundo.

El sueño de la fusión

Las estrellas no parten núcleos: los fusionan. El Sol convierte unos 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio por segundo. Reproducirlo es el objetivo de ITER, en construcción en Francia, y en diciembre de 2022 el laboratorio NIF de Estados Unidos logró por primera vez obtener de una fusión más energía que la que los láseres entregaron al combustible.