Desde que se descubrió y hasta que fue utilizada con fines bélicos o para producir electricidad, la energía nuclear ha marcado las diferentes etapas del siglo xx. Una fuente de energía relativamente joven cuyo futuro se perfila muy difuso, a causa de los riesgos que plantea y de la corriente antinuclear que se reaviva cada día con más fuerza en la sociedad occidental.
El accidente de Fukushima, el 11 de marzo de 2011, ha motivado un cambio de actitud generalizada ante la energía termonuclear de fisión. En la imagen, central nuclear de Cofrentes, en Valencia. © Valentín Rodríguez
Tendríamos que decir que «el siglo nuclear» tiene bastante más de cien años: en realidad es un siglo de 14.000 millones de años. Son los años que han pasado desde el big bang… sin embargo, el siglo xx ha sido el período en el que la denominada civilización humana ha podido gobernar, y por tanto utilizar, el fenómeno de la radiactividad, un fenómeno congénito a la construcción de nuestro planeta como lugar habitable. Vaya también por delante que tanto el resurgimiento como la decadencia de la energía nuclear en Europa han tenido como principal impulso el fanatismo germánico en sus vertientes nacionalsocialista y ecosocialista. Pero vayamos paso a paso…
El origen de todo esto
El planeta Tierra en estos momentos es un sistema aislado desde el punto de vista termodinámico, es decir, que intercambia sobre todo energía con el gran reactor termonuclear que llamamos Sol y no intercambia materia con el resto del universo (exceptuando el polvo cósmico o algún meteorito). Eso no siempre ha sido así. Los orígenes de nuestro planeta han sido convulsos y fascinantes desde el punto de vista de la generación cósmica de los elementos que componen la tabla periódica. Entre todos estos elementos, y sobre todo entre los más pesados, aparecen isótopos inestables que son el origen del fenómeno de la radiactividad.
«El futuro de la energía nuclear dependerá de la aceptación social de una tecnología altamente estigmatizada por la forma como nació y por el riesgo que implica»
La observación de este fenómeno se documenta en la transición del siglo xix al siglo xx. En 1895 Wilhem Roentgen descubrió la radiación ionizante y produjo los llamados rayos X, en realidad partículas o radiación alfa. En 1896, Henri Becquerel observó que la pecblenda (dióxido de uranio) oscurecía las placas fotográficas y pudo demostrar que la causa era otra forma de radiación ionizante, la radiación beta. El matrimonio Curie –Pierre y Marie– bautizó estos fenómenos como radiactividad, en 1896, como resultado de su trabajo sistemático y pionero en la determinación de elementos radiactivos a partir de la pecblenda que desembocó en el descubrimiento del polonio. Ya en 1898 Samuel Prescott mostró que la radiación ionizante destruía las bacterias de los alimentos. Paul Ulrich Villard observó una tercera forma de radiación ionizante en sus experimentos con sales de radio en la École Normale Supérieure de París en 1900. Tres años después Ernest Rutherford la llamó rayos gamma.
Todas estas observaciones requerían una cierta sistematización y fue Ernest Rutherford, considerado el padre de la energía nuclear, quien empezó a intentarlo. Él fue el primero en demostrar que la emisión de partículas alfa o beta de un elemento inestable generaba un elemento diferente del original. En sus experimentos con nitrógeno y partículas alfa observó la producción de oxígeno. Asimismo, en 1911 Rutherford propuso que la carga positiva del átomo se concentraba en una esfera de radio muy pequeño (10–14 m), a la que denominó núcleo. Por contra, la carga negativa se localizaba en un espacio más grande (10–10 m) en forma de electrones.
Los descubrimientos sobre la radiactividad efectuados a finales del siglo xix por Pierre y Marie Curie abrieron la puerta a las trascendentales aplicaciones tecnológicas de la energía nuclear llevadas a cabo a lo largo del siglo xx. © Vitold Muratov
Entran los teóricos
Todo este hervidero de observaciones experimentales coincidió y alimentó los fascinantes desarrollos en el campo de la física teórica que se estaban cociendo en un momento muy especial del desarrollo científico. Si bien el siglo xix había sido el de los grandes avances en la química, está claro que la primera mitad del siglo xx ha sido el período que ha marcado el desarrollo de la física teórica y en especial el de la física relativa a la constitución del átomo. En este sentido el trabajo del físico danés Niels Bohr fue capital para la interconexión entre las observaciones ya mencionadas y el desarrollo de la teoría cuántica del átomo. Todo eso pasaba a principios de los treinta, una década en la que se desencadenó todo un rosario de acontecimientos sociales, económicos y científicos que creo que son la clave para entender el nacimiento y quizá también la muerte de la energía nuclear.
En 1932, James Chadwick descubrió el neutrón como partícula atómica sin carga del núcleo. En 1932, Cockcroft y Walton produjeron transformaciones nucleares bombardeando átomos con protones acelerados. Fue en 1934 cuando la hija de los Curie, Irène, y su marido, Frédéric Joliot, encontraron que algunas de estas transformaciones generaban radionúclidos artificiales (elementos radiactivos que no son estables). En 1935 Enrico Fermi, un físico italiano clave en el desarrollo de la fisión nuclear, estableció que si se utilizan neutrones en el bombardeo de átomos, la cantidad y variedad de radionúclidos que se generan crece.
A finales de 1938, Otto Hahn y Fritz Strassman demostraron en sus experimentos berlineses que elementos más ligeros, como el bario, se formaban indicando la existencia de la fisión atómica. Como veremos más adelante, este descubrimiento, hecho en el Berlín de 1938, fue fundamental para explicar la metamorfosis de los programas de investigación nuclear hacia programas militares. Al mismo tiempo, Lisa Meitner, que ya había emigrado a Dinamarca, trabajando con Niels Bohr, demostró, conjuntamente con su sobrino, Otto Frisch, que el neutrón era capturado por el núcleo y que eso propiciaba la fisión del núcleo en dos; la energía que liberaba este proceso se calculaba en unos 200 millones de electrovoltios. El propio Otto Frisch lo confirmó experimentalmente en 1939.
Los científicos norteamericanos habían centrado sus investigaciones en las aplicaciones civiles de la energía nuclear hasta el ataque de Pearl Harbor en 1941, momento en que se inició el Proyecto Manhattan y el desarrollo de la bomba atómica. En la imagen, el doctor Julius Robert Oppenheimer, director científico del Proyecto Manhattan, y el general Leslie Groves, cuando regresaron en septiembre de 1945 a la zona cero de la primera prueba de detonación de la bomba atómica, que había sido realizada el 16 de julio de 1945 en Trinity, cerca de Alamogordo (Nuevo México). © Department of Energy (USA)
En paralelo, Werner Heisenberg, padre del principio de incertidumbre, presidía el programa nuclear alemán bajo el Ministerio Alemán del Ejército, que inmediatamente lo encaminó hacia las aplicaciones militares. La creación de este programa, con el nombre de German Uranverein, fue el motivo principal para el desarrollo de los programas militares en Gran Bretaña y posteriormente en los Estados Unidos.
Este desarrollo científico tenía carácter universal, pero se centraba principalmente en los laboratorios de Cambridge, Copenhague, Berlín y Roma. Al mismo tiempo, y en el contexto de la revolución soviética, Rusia se interesó por todos estos avances y primero destacó a sus científicos en los laboratorios internacionales, principalmente en Cambridge y en Berlín, pero a principios de los años treinta empezó a establecer sus propios laboratorios, liderados por los científicos que habían estado en el exterior, principalmente Kirill Sinelnikov, Pyotr Kapitsa y Vladimir Verdnadsky. La invasión de Rusia por las tropas alemanas propició la creación del programa nuclear militar de la URSS, que es básico para entender la noción de la Guerra Fría y sus ramificaciones en el marco de la peor catástrofe nuclear civil documentada hasta el momento.
Lee el artículo completo en: La fuerza del mundo. La energía en la era postindustrial. Mètode, 73. Primavera 2012.
