Aviones propulsados por energía nuclear

Reactor Compacto de Fusión (CFR) de Lockheed

El polvo radiactivo apenas había desaparecido en Hiroshima antes de que los científicos militares de ambos lados de la Cortina de Hierro, centraran su atención en el poder aparentemente ilimitado ofrecido por la fisión nuclear. Curiosamente, años antes de que las centrales nucleares comerciales fuesen seguras y prácticas, los generadores nucleares compactos fueron considerados como fuente de energía para impulsar aviones.

Por mucho que los submarinos nucleares pudiesen permanecer sumergidos durante meses cruzando los océanos, la Guerra Fría condujo la necesidad de tener aviones de vigilancia y bombarderos en vuelo de exploración para la búsqueda de signos de actividad enemiga, en misiones que exigían más que nunca una mayor duración operativa.

La fisión del pasado.

En 1946, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos puso en marcha el proyecto NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft) para llevar a cabo estudios preliminares sobre la viabilidad de los aviones de propulsión nuclear. Esto sirvió como un precursor para el programa ANP (Aircraft Propulsión Nuclear) de 1951, que utilizó un pequeño reactor alimentado por torio líquido de alta potencia para lograr la duración requerida (teóricamente para vuelos de hasta tres semanas de duración), en un formato compacto.

El reactor fue probado con dos diseños diferentes de motores por los fabricantes establecidos; General Electric desarrolló un motor de ciclo de aire directo y Pratt & Whitney produjo una variante de ciclo de aire indirecto. Basado para su establecido turborreactor J47, el GE X-39 de General Electric demostró ser el más práctico de los dos por su simpleza, fiabilidad y bajo peso, utilizándose por primera vez para la operación de un avión propulsado mediante energía nuclear.

Dos turborreactores J-47

En el momento en el que el programa ANP fue concluido en 1961, los gastos superaron los 24 mil millones de dólares, de los cuales el desarrollo de los motores supuso 2 mil millones, unas sumas sin precedentes para la época. Mientras que la aplicación de aviones impulsados por fisión nuclear nunca resultó factible en el programa, la tecnología spin-off permitió avanzar mucho en la ciencia nuclear.

Si bien no fue tan históricamente significativa como la carrera espacial, una rivalidad de aviones nucleares inevitablemente surgió entre los EE.UU. y la Unión Soviética. De hecho, en 1961 la URSS proyectó a través de las oficinas de diseño Tupolev y Myasishchev, conocidos por sus trabajos en bombarderos, una continuidad en el desarrollo de esta vía de investigación. Los esfuerzos soviéticos culminaron con el reactor VVRL-100 que fue instalado en la bodega de carga de un bombardero Tu-95M, creando el prototipo de pruebas Tu-95LAL (Letayushchaya Atomnaya Laboratoriya, o en español “Laboratorio de Vuelo Nuclear”). La aeronave llevó a cabo más de 40 misiones, pero sólo en unas contadas ocasiones con el reactor encendido, ya que su principal objetivo era probar el blindaje contra la radiación.

Y esto supone el mayor obstáculo para las aeronaves de propulsión nuclear. Aunque los pilotos militares de pruebas son elegidos para tomar enormes riesgos para ser los primeros en sus campos (romper la barrera del sonido, caminar sobre la luna, aterrizar en un portaaviones en movimiento…), sentarse al lado de un reactor nuclear puede haber sido una de las hazañas más arriesgadas. Aparte del posible grave resultado de ser derribado o estrellarse, el peligro más inmediato para el piloto era enfermar por la radiación. Los ingenieros nunca abordaron adecuadamente este problema, y cuando los misiles balísticos intercontinentales se introdujeron en la década de 1960, se abandonaron todos los programas de propulsión de energía nuclear para aviones en ambos lados de la Cortina de Hierro.

Bombardero Tu-95LAL de propulsión nuclear

El futuro de la fusión.

En las últimas décadas, la perspectiva de la fusión nuclear como fuente de energía ha demostrado ser una alternativa atractiva a la fisión, ya que es más eficiente, los residuos generados son mucho menos radiactivos, y el combustible puede ser reciclado fácilmente. Sin embargo, cada anuncio en el desarrollo de este tipo de tecnología, ya sea de las mejores universidades, instituciones o científicos de prestigio, siempre han puesto sobre la mesa una predicción para una versión utilizable a 20 años.

Pero cuando la división de investigación de un contratista militar es establecido para tales fines, como es el caso del Skunk Works de Lockheed Martin, anuncian que han estado trabajando en un reactor de fusión durante algunos años y aspiran a tener un prototipo funcional de trabajo, con capacidad de ignición en los próximos cinco años.

La fusión se produce cuando dos núcleos atómicos colisionan para crear un núcleo único más pesado, liberando hasta cuatro veces más energía que una reacción de fisión. La fase HBC (High Beta Concept) del Reactor Compacto de Fusión (CFR), utiliza una versión de la fusión por confinamiento magnético, al igual que el proyecto de Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) puesto en marcha en Francia. Sin embargo, mientras que el Tokamak (cámara toroidal con bobinas magnéticas) del ITER ronda los 16 m de diámetro, los ingenieros de Lockheed afirman que su solución utiliza una “alta fracción de presión del campo magnético”. En términos prácticos, esto significa que un CFR (Reactor Compacto de Fusión) será capaz de encajar en la parte posterior de un camión o en un avión de transporte militar.

Al igual que sus predecesores de fisión, el CFR actúa como una fuente de calor, con temperaturas muy altas, que libera de forma controlada a los generadores de turbina equipados con intercambiadores de calor en lugar de la cámara de combustión.

A pesar de que la existencia del proyecto fue revelado primero para su uso en el campo de la aviación, la propulsión de aeronaves es sólo una de las aplicaciones del CFR desarrollado por el Skunk Works. Esto significa que también podría ser utilizado en los buques, para la generación de electricidad comercial renovable, para reducir el costo de la desalinización del agua e incluso para los viajes espaciales. Tal vez el módulo de aterrizaje Philae no se hubiese metido en problemas si hubiera tenido un reactor de fisión a bordo, en lugar de confiar exclusivamente en la energía solar en unas condiciones tan pobres de incidencia de rayos solares.

Los ingenieros de Lockheed ahora están buscando socios industriales y académicos para llevar adelante el proyecto, con objeto de hacer versiones operativas de cada parte del sistema como paso previo hacia un prototipo funcional definitivo.

El tamaño compacto es la razón por la que creemos que vamos a ser capaces de crear tecnología de fusión rápida. Cuanto menor sea el tamaño del dispositivo, más fácil es construir impulso y desarrollar más rápido. En lugar de tomar cinco años para diseñar y construir un concepto, se tarda sólo unos pocos meses. Si nos sometemos a algunos de estos ciclos de prueba y refinamiento, vamos a ser capaces de desarrollar un prototipo dentro del mismo intervalo de tiempo cinco años

Pero, ¿funcionará?

Aunque todavía no hay proyectos de fusión anunciados hasta la fecha que se hayan traducido en un prototipo funcional para fines comerciales, el equipo del Skunk Works de Lockheed sin duda se enfrenta a múltiples obstáculos a superar. No obstante, Lockheed ya tiene un número importante de patentes registradas fruto de sus desarrollos hasta la fecha, y el hecho de que haya pedido abiertamente participación de socios para las siguientes etapas del proyecto, podrían señalar una nueva solución genuinamente compacta para las futuras demandas de energía.

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