16 de Diciembre de 2017

Ciencia y Salud

Trabaja UNAM en energía nuclear más limpia y segura

Investigadores estudian la manera de producir combustible por miles de años con reacciones de fisión-fusión, y a la vez disminuir residuos radiotóxicos

Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería. (Milenio)
Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería. (Milenio)
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Agencias
MÉXICO, DF.- En la UNAM, Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería; Julio Herrera, del Instituto de Ciencias Nucleares, y Martín Nieto, del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, consolidan indagaciones en el rubro de la energía nuclear con el propósito de diseñar sistemas híbridos de fisión (sistema que se usa actualmente) y fusión (como las reacciones termonucleares en un astro).

Entre 11 de la mañana y cuatro de la tarde la sensación de calor se incrementa. Aún con cielo nublado, los rayos solares irradian la Tierra. Esta energía es generada por el Sol debido a las reacciones de fusión termonuclear en su núcleo, según informa Milenio.

Actualmente la generación de electricidad en centrales nucleares se sustenta en la fisión, proceso en el que un átomo se divide en dos para crear gran cantidad de energía; no obstante, produce residuos clasificados como de alto nivel, una de las causas principales del rechazo por esta alternativa.

Diversos grupos de investigación en el mundo trabajan en líneas orientadas a utilizar los fundamentos nucleares con la finalidad de desarrollar tecnología para la producción de electricidad.

Simulación

Mediante modelos físico-matemáticos, en la UNAM simulan la trayectoria de millones de neutrones en reacciones de fusión-fisión, a fin de aplicar este conocimiento en tecnología para producir energía limpia.

En el centro de los sistemas sucedería la fusión. Los neutrones de alta energía en una fuente compacta se desplazarían hasta encontrar una “cobija” que rodea la fuente y producirían las fisiones que liberan energía.

Así, el combustible gastado —que constituye actualmente los residuos de alta actividad nuclear— pueden reutilizarse o desintegrarse en elementos más sencillos, con menor radiactividad; al conjuntar estas características, se reducirían los elementos radiotóxicos. El interés final de los trabajos es obtener la incineración de los desechos de alto nivel.

Con un diseño adecuado, estos dispositivos pueden tener la capacidad de producir combustible durante miles de años y, a la vez, de disminuir residuos de alta radiactividad. Serían sostenibles por garantizar mejores condiciones futuras y por ser un recurso prácticamente infinito. Desde el punto de vista de la sustentabilidad, constituyen uno de los conceptos más alentadores, aseguró François Lacouture.

Supercómputo

François Lacouture explicó que para los estudios del sistema híbrido se ha dispuesto de la capacidad de la supercomputadora Kan Balam. El modelo físico-matemático, basado en el método de Monte Carlo, simula la trayectoria de los neutrones y cuantifica las reacciones nucleares que tienen lugar en el sistema híbrido de fisión-fusión.

El azar juega un papel preponderante, como en el casino al que alude su nombre. Aleatoriamente, como en un juego de ruleta, define, por ejemplo, el ángulo con el que sale disparado un neutrón después de un choque, su trayectoria y posible interacción con otros elementos, ejemplificó.

“Es como si hiciéramos un experimento en vivo. Por ejemplo, podemos calcular el número de neutrones generados en las reacciones de fisión en cadena y la energía que libera con base en distribuciones de probabilidad. Así, como en un experimento, mientras más datos obtengamos, mejor será el resultado.”

Energía limpia

El ingeniero nuclear recordó que los reactores actuales de fisión producen combustible gastado de alta radiactividad. En algunos países, como Francia, se somete a un método de reprocesamiento, que separa los productos para su confinamiento, que pueden ser utilizados nuevamente como combustible, como el plutonio.

En un sistema híbrido, los desechos de la fisión de los reactores serían transformados en elementos de menor radiactividad, lo que podría disminuir el volumen de los residuos que deben confinarse definitivamente, destacó.

Gracias a los neutrones de alta energía, provenientes de la fusión, podría incinerarse plutonio de alta radiactividad o utilizarlo en la producción de nuevo combustible, según se realice el diseño del sistema. Las simulaciones, de bajo costo, comparado con instalaciones experimentales permiten una aproximación al funcionamiento de estos dispositivos.

El grupo de expertos trabaja en el perfeccionamiento del modelo físico-matemático y en la interacción con grupos de investigación de otros países, enfocados en cuestiones experimentales. A futuro, el objetivo es validar los resultados obtenidos, finalizó.

Kan Balam

Hace siglos los mayas lograron dominar el cálculo relacionado con el tiempo. El legado arquitectónico de Kan Balam, gobernante de Palenque, es ejemplo de ello.

En su honor, la UNAM nombró así a la supercomputadora que utiliza Juan Luis François Lacouture para hacer las simulaciones de sistemas de energía nuclear híbrida.

La Kan Balam es capaz de realizar 7 mil 113 billones de operaciones matemáticas simultáneas por segundo y cuenta con mil 368 procesadores.

Con memoria RAM de 3 mil 16 gigabytes y un almacenamiento de 160 terabytes, la usan en investigaciones de química cuántica, ingeniería sísmica, astrofísica y física de partículas, entre otras disciplinas.

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