Los aceleradores de partículas también podrían funcionar como generadores

Los aceleradores de partículas podrían generar más energía de la que consumen, según unos cálculos que se realizaron por primera vez hace 30 años.

A primera vista, los aceleradores de partículas no son las máquinas idóneas para generar energía. Sin embargo, la idea de que pudiesen producir más energía de la que consumen no es del todo inverosímil, según apunta hoy Robert Wilson, un físico que hizo posible la creación del Fermilab cerca de Chicago.

Wilson murió en 200, pero un artículo que escribió sobre este tema en 1976 acaba de ser publicado en arXiv que subraya algunas ideas que invitan a la reflexión.

Cadena del acelerador de Fermilab

Cadena del acelerador de Fermilab. Technology Review.

En aquella época, Wilson era el director del Fermilab en el que estaba construyendo un acelerador llamado el Energy Doubler/Saver empleando imanes superconductores para hacer que un haz de protones a gran energía forme un círculo gigante. Estos protones tenían energías de hasta 1000 GeV.

El Energy Doubler era especial porque fue el primero que utilizó la superconductividad a una escala tan grande, algo que tenía una influencia grande en la cantidad de combustible necesaria para hacerlo funcionar. “Una consecuencia de la aplicación de la superconductividad a la construcción del acelerado es que la energía consumida en los aceleradores será mucho más pequeña”, explicó Wilson. Y esto dio lugar a una interesante idea.

Imaginemos que los protones en el acelerador se enviasen de vuelta a un bloque de uranio. Se supone que cada protón generaría una lluvia de 60.000 neutrones en el material y la mayoría de estos sería absorbido por el núcleo para formar 60.000 átomos de plutonio. Cuando se queme en un reactor nuclear, cada átomo de plutonio producirá 0.2 GeV de energía de fisión. Por lo tanto, cada 60.000 neutrones producirían 12.000 GeV.

Utilizando estos cálculos iniciales, Wilson llegó a la conslcuión de que un sólo protón de 1.000 GeV podría liberar 12.000 GeV de energía de fisión. Por supuesto, esto desprecia todos los detalles farragosos que dicen que grandes cantidades de energía pueden perderse. Como por ejemplo, aquel detalle que dice que se necesitan 20 MW para producir 0.2 MW en un Energy Doubler.

Pero incluso con esas pérdidas, parece interesante estudiar el proceso con más detalle para ver si se puede conseguir una producción a la larga.

La conclusión de Wilson es: “Probablemente hay mejores formas de producir plutonio, pero parece que sería facrible contruir un acelerador de protones que produjese más energía de la que consume”.

Treinta años después, la tecnología de aceleradores ha mejorado y no hay duda de que hace que las ideas de Wilson sean aún más interesantes -los aceleradores actuales son más eficientes que los de 1976.

También se podría resolver otro problema. Las naves interplanetarias del tipo de Galileo y Cassini utilizan baterías de Plutonio para conseguir energía. Sin embargo, la cantidad de plutonio disponible para la NASA es cada vez menor y nadie está seguro de cómo funcionarán estos vehículos en el futuro. El enfoque de Wilson podría ayudar.

Aun así, también se debe tener en cuenta el fantasma de la proliferación. La posibilidad de crear plutonio a esta escala utilizando aceleradores con tecnología de hace 30 años es, sin duda, un tema de preocupación para cualquiera que considere la proliferación nuclear un problema.

Ref: arxiv.org/abs/1007.5338: Very Big Accelerators as Energy Producers
Este artículo ha sido traducido de Technology Review y publicado bajo licencia CC by-sa
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