La física es la causa por la que el e-CAT no funcionará nunca

“Cada vez que mires hacia el cielo por la noche, verás en cada uno de esos puntos luminosos una prueba de que se puede obtener energía de la fusión del Hidrógeno y de otros elementos ligeros.”

Carl Sagan

Lo que más necesita nuestro mundo en la actualidad, es una fuente de energía limpia, eficiente, ilimitada y barata. Las fuentes baratas, como el carbón, el petróleo o el gas, son sucios, limitados y perjudiciales, mientras que las fuentes limpias, como la eólica y la solar, son costosas e ineficientes. La energía nuclear es abundante y eficiente, pero debido a los peligros de la radiactividad (todos tenemos a Fukushima en la retina) es evidente que no es la solución. Lo ideal sería que dispusiésemos de la posibilidad de explotar la energía de fusión nuclear, donde elementos ligeros se fusionan en otros más pesados. A diferencia de la fisión nuclear, en la fusión, ni los materiales de partida, ni los materiales obtenidos como resultado, son radioactivos.

La liberación de energía más brutal que se ha producido sobre la Tierra ha sido la Bomba del Zar (arriba). Ninguna otra reacción conocida en todo el Universo libera tanta energía como la fusión nuclear salvo la que implica el uso de antimateria.

Por supuesto, la bomba del Zar no es la manera deseable de liberara la energía de fusión nuclear para satisfacer nuestras necesidades energéticas. Lo deseable es poder mantener una fusión nuclear controlada, en la que podamos aprovechar toda la energía generada.  Para lograr esto, todo lo que se necesitaría es conseguir transformar dos núcleos atómicos que en su estado inicial sumen más masa que el núcleo resultado tras la fusión.

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La fusión nuclear ocurre a nuestro alrededor en el universo. Es el proceso que ocurre en cada una de las estrellas que podemos ver en el cielo. Es el proceso que ocurre también en nuestro Sol. Un gramo de Hidrógeno genera en el Sol al fusionarse más energía que la que resulta al explosionar 300 kilos de TNT. Por suerte o por desgracia, la fusión nuclear no es algo fácil de conseguir. Para que ocurra es necesario que la temperatura en el núcleo de una estrella supere los 8 millones de grados Kelvin, momento en el que se puede fusionar Hidrógeno en Helio, y tendrían que conseguirse temperaturas más elevadas (del orden de 100 millones de grados Kelvin) para fusionar el Helio en elementos más pesados.

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En todas las ocasiones en las que se ha conseguido con éxito la fusión nuclear en nuestro planeta, se ha requerido elevar la temperatura y/o la presión a niveles similares a los que se encuentran en el núcleo de una estrella. En la física tradicional hay tres alternativas en las que se está trabajando para obtener la fusión nuclear ([1],[2] y [3]) compitiendo por conseguir el santo grial de una fusión nuclear controlada y eficiente.

Pero recientemente, han surgido noticias que han causado un gran revuelo, en las que se anunciaba que se había conseguido obtener fusión nuclear con relativamente baja presión y baja temperatura, en lo que comúnmente se conoce como fusión fría.

rossiforcadi

Ninguna de estas supuestas fusiones frías han podido ser reproducidas científicamente bajo condiciones controladas, pero si este tipo de fusión fuese posible sería una solución limpia, barata, segura e inagotable para producir energía. Uno de los dispositivos que han sido anunciados como reactores de fusión fría, es el e-CAT de Andrea Rossi. Este es un sencillo esquema del dispositivo e-CAT:

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Según sus creadores, en este reactor se introduce Níquel en polvo y se combina con Hidrógeno a una moderada presión. Aunque hay quien ha dicho que la presión a la que se somete el Hidrógeno es alta, una presión de 25 atmósferas no tiene nada que ver con las presiones que se obtienen en la fusión por confinamiento inercial, en las que el Hidrógeno es sometido a una presión tal, que alcanza 20 veces la densidad del plomo.

La mezcla de Níquel con Hidrógeno se calienta con unas simples resistencias eléctricas en presencia (según dicen, este es el secreto) de un catalizador misterioso.

hidrogenoniquel

Y dentro del reactor presuntamente un átomo de Níquel se fusiona con uno de Hidrógeno para producir un átomo de Cobre.

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Las pruebas mostradas por los creadores del e-CAT como evidencias de que en su interior se está produciendo una fusión nuclear son las siguientes:

  • Existencia de una energía/calor anómalo evidenciado por la salida del sistema de vapor/agua. Este vapor y agua pueden ser medidos desde el exterior y no puede achacarse exclusivamente al calor aplicado.
  • Una vez apagado el reactor, en su interior aproximadamente un 10% del polvo es Cobre, mientras que los autores aseguraban que inicialmente el 100% era Níquel.

Estas evidencias fueron posiblemente falsificadas, y esta es la base física que lo demuestra.

niquel

Hay cinco isótopos estables de Níquel conocidas, y podemos encontrarlos en nuestro planeta en los porcentajes que figuran en el cuadro anterior. Estas proporciones de isótopos son bastante universales, y son los mismos porcentajes que se pueden encontrar en meteoritos o en el Sol.

Si quiere crear Cobre a partir de alguno de estos elementos añadiéndole un protón (un núcleo de hidrógeno), estas son las reacciones que necesita:

  • 58Ni + 1H → 59Cu*,
  • 60Ni + 1H → 61Cu*,
  • 61Ni + 1H → 62Cu*,
  • 62Ni + 1H → 63Cu*,
  • 64Ni + 1H → 65Cu*.

Eso no parece tan absurdo ¿no? La única pega es que hay que superar la barrera de Coulomb, que se traduce en una enorme repulsión eléctrica entre el núcleo de Níquel y el protón del Hidrógeno, que según nuestro conocimiento actual requiere de unas condiciones de presión y temperatura que no se encuentran ni siquiera en el núcleo de las estrellas más masivas.

Tanto desde el punto de vista de la astrofísica como de la física nuclear, se puede concluir que estas reacciones no se producen, y por supuesto no se producen en los niveles energéticos tan bajos como los que utiliza el e-Cat.

sol

Este es el Sol. Está compuesto principalmente de Hidrógeno, y se sabe que contiene una abundancia significativa de Níquel. Teniendo en cuenta las presiones y temperaturas presentes en su núcleo, es de esperar una o todas las reacciones de fusión mencionados anteriormente sucedan. Pero cuando miramos al Sol, vemos que hay una cantidad mucho mayor de Níquel que de Cobre, y no existe ninguna evidencia de que a lo largo de los 4.500 millones de años de vida del Sol, nada de Níquel se haya fusionado en Cobre.

sunelements

Pero vale la pena señalar que hay estrellas que forman Cobre desde Níquel, pero no lo hacen añadiéndole un protón. Cuando el Sol agote su combustible de Hidrógeno, aumentará su tamaño, convirtiéndose en una gigante roja, y comenzará a fusionar átomos de helio generando carbono. El Sol también será capaz de producir una serie de elementos más pesados ​​que el carbono como el nitrógeno, el oxígeno, y (probablemente) el Neón, que es el límite para nuestro Sol. Pero las estrellas mucho más masivas pueden ir más lejos.

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Si una estrella tiene al menos 8 veces la masa del Sol, su temperatura y presión serán suficientes para fusionar Neón en otros elementos más pesados. Combinando Helio con Neón estas estrellas masivas pueden producir Magnesio liberando un neutrón. Los neutrones, que no tienen carga (y no tienen que someterse a la fuerza de Coulomb de repulsión entre los núcleos atómicos), puede interactuar con un núcleo de Níquel, que lo puede capturar. Estos son los casos del Níquel-62 y 64. He aquí por qué.

Añadiendo un neutrón al Ni-62 (o Ni-64) y se convierte en Ni-63 (o Ni-65). Sin embargo, ambos isótopos son inestables, y la desintegración beta los hará transformase en Cobre. Más específicamente, se someten a las reacciones se muestra a continuación.

  • 62Ni + 1n → 63Ni* → 63Cu + β + γ + ν ̅e,
  • 64Ni + 1n → 65Ni* → 65Cu + β + γ + ν ̅e,

donde ν ̅e es un antineutrino electrónico. Esto es de vital importancia, porque esos son los únicos isótopos de Cobre estables existentes en el Universo, y porque esa es la manera primordial en el que el Cobre es creado.

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Cuando estas estrellas se convierten en supernova, expulsan estos elementos por todo el Universo, y de ahí es de donde todo el Cobre que tenemos en la Tierra viene. En la naturaleza lo encontramos en una relación de 70 a 30: 70% de Cobre-63 y el 30% de Cobre-65.

En otras palabras, incluso en los núcleos de las estrellas más masivas, a unas presiones y temperaturas increíbles, no se puede fusionar el Níquel y los núcleos de Hidrógeno entre sí. Desde el punto de vista de la astrofísica, las demandas de la fusión fría no se sostienen.

Pero ¿quién sabe?, tal vez haya algún tipo de “catalizador mágico secreto” que podría hacer que esta reacción ocurra. No tendría que ser algo así como un átomo, un núcleo atómico, un electrón, un neutrino, o cualquier otro elemento presente en el Sol, porque entonces esta fusión también ocurriría allí. Aquí hay que reseñar que el experimento original de Focardi no precisaba de ningún catalizador, lo que significa que Ni + p → Cu, algo que si fuese cierto debería de llevar tiempo produciéndose en el Sol, aumentando el porcentaje de uno de sus isótopos.

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Pero esto no está sucediendo, y la imagen de arriba lo demuestra. He aquí por qué. ¿Recuerda las reacciones nucleares imaginables de las que que hemos hablado al principio, en las que se fusionaba un átomo de Níquel con uno de Hidrógeno? El problema es que en ninguno de los cinco isótopos que se indicaban es estable (se representa marcándolo con un asterisco) y producen radiación. Veamos por qué.

  • 58Ni + 1H → 59Cu* → 59Ni + β+ + γ + νe,
  • 60Ni + 1H → 61Cu* → 61Ni + β+ + γ + νe,
  • 61Ni + 1H → 62Cu* → 62Ni + β+ + γ + νe,
  • 62Ni + 1H → 63Cu* → 63Cu + γ,
  • 64Ni + 1H → 65Cu* → 65Cu + γ.

En tres de estas reacciones hipotéticas, el Cobre se desintegrará de nuevo en Níquel, liberando partículas β+ (es decir, positrones), rayos gamma y neutrinos, mientras que en las otras dos se produce Cobre estable, junto con radiación γ (gamma).

Primero echemos un vistazo a cómo se comportan los positrones:

annihilationsYa que el núcleo del reactor se encuentra rodeado de materia normal (que se compone de núcleos y electrones) estos positrones se aniquilan con los electrones, produciendo dos fotones de alta energía de 511 keV (kilo-electronvoltios) cada uno (dos rayos gamma).

En otras palabras,todas esas las reacciones de fusión producen radiación γ. Esta radiación puede presentarse en una amplia gama de energías, desde unas pocas docenas de keV hasta un máximo de unos pocos MeV (mega-electronvoltios), y en particular en estas reacciones tendremos gran cantidad de radiación gamma de 511 keV. Y ¿qué se necesita para detener la radiación γ?

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La piel humana puede detener las partículas α. Una lámina de papel de aluminio puede detener las partículas β. Pero para detener partículas muy energéticas como los rayos γ, se necesita un potente blindaje. La única manera de protegerse de los rayos γ es poner suficiente material entre la fuente de estos rayos γ y usted mismo para reducir la intensidad.

Normalmente se toma una cantidad considerable de material (30 centímetros de plomo, un metro de hormigón, o unos pocos metros de agua) para protegerse de la alta energía de los rayos γ. Por ejemplo, en los grandes reactores de fisión nuclear, por lo general hay una configuración tan grande como ésta.

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¿Por qué es necesaria tanta protección? Sin ningún tipo de protección, los rayos γ pueden viajar a través de muchos kilómetros por el aire sin obstáculos. ¿Y sabe lo que sucede cuando usted es golpeado por una gran cantidad de rayos γ?

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¡Efectivamente, te vuelves verde y te salen músculos!

Pero si no es aficionado a los comics de Marvel, entonces comenzará a experimentar los efectos del síndrome por radiación aguda, una forma muy desagradable de morir. ¿Y qué blindaje se está usando en estos experimentos del e-Cat, y cómo de eficaz es ante los rayos γ?

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Con una protección de plomo de sólo 5 cm., es cierto que más del 96% de los rayos γ-serían bloqueados. Pero si más de un 3% de los rayos atravesasen el blindaje, eso sería fácilmente detectable, incluso con equipos primitivos, y serían mortales para un ser humano en cuestión de minutos. Pero no se detectó radiación (incluso con equipos sensibles) durante estas pruebas.

Entonces ¿qué es lo que está pasando aquí? Según Rosi y su equipo, se está generando Cobre a partir de Níquel e Hidrógeno, y aseguran haber detectado grandes cantidades de exceso de calor que no se corresponde con el que se debería de haber obtenido con la energía aplicada. ¿Se han vulnerado las leyes físicas?

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¿O fue todo un engaño, y se añadió el polvo de Cobre al polvo de Níquel para hacerlo pasar como subproducto de la reacción? Recuerde que más arriba mencionamos que la proporción natural de Cobre en la naturaleza es de Cu-63 en un 70% y un 30% de Cu-65. ¿Qué proporción cree que se encontró en el polvo de Cobre “generado” por el e-Cat? El análisis de la “muestra final” mostró que contenía exactamente esa misma proporción de isótopos.

Si esto no le parece sospechoso, podríamos añadir que incluso si el 100% del Niquel-62 y el Níquel-64 se hubiesen fusionado con el Hidrógeno para formar Cobre, éste no habría pasado del 4,5% de la muestra, en vez del 10% promulgado (suma de las piezas burdeos y azul de la tarta de arriba).

De hecho el efecto de tener un sistema generando calor incluso después de desconectarlo es muy sencillo de configurar.

Power Magic 1-thumb-500x429-71009

Uno de los dos hilos de la toma de corriente se separa en dos, de tal manera que por uno de los dos cables eléctricos pasan dos hilos. Cuando el aparato está en ON, la corriente pasa por los hilos 1 y 3. y los dos amperímetros leen la misma corriente.

En la posición OFF, la corriente pasa por los hilos 2 y 3. El amperímetro de abajo no registra corriente y marca 0. El de arriba también registra un 0 porque la corriente neta de ambos hilos se compensa.

¿Fácil no?

Ahora que alguna empresa podría financiar esta propuesta especulativa, no verificada y altamente dudosa, es hora de que los defensores del e-Cat proporcionen las evidencias y el soporte científico que dé respuesta a estas objeciones físicas. La verificación independiente es la piedra angular de toda investigación científica, y la experimentación es la forma en la que se eliminan todo tipo de errores desde la mala calibración hasta la contaminación, y es la manera de protegernos de los estafadores sin escrúpulos. Teniendo en cuenta todo lo que sabemos, y en particular los análisis realizados por Steven B. Krivit, es hora de dejar de lado el espejismo de la fusión de  Níquel + Hidrógeno y volver al trabajo para encontrar soluciones reales a nuestros problemas energéticos y medioambientales.

Fuente: Ethan Siegel (Starts with a bang)


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