CAPÍTULO 1
MARCAPASOS NUCLEARES
¡Buenas, cafeteros! En esta ocasión os presentamos el “Capítulo 1” de una pequeña serie de artículos en los que describiremos algunas aplicaciones de la energía nuclear “fuera de las centrales”. Porque la energía nuclear no solamente se aprovecha en reactores.¡A por ello!
Como sabemos, los materiales radiactivos producen calor; de ahí que el combustible nuclear gastado tenga que refrigerarse en piscinas incluso después de varios años de haber sido usado en un reactor nuclear. Por ello, nos podríamos preguntar: ¿Y no sería posible aprovechar todo ese calor que se va desprendiendo durante tantos años? ¿Saldría rentable? Y la respuesta puede parecer sorprendente, porque: a pesar de que el calor es la forma de energía más degradada, sí se puede aprovechar una parte de ese calor si se buscan las aplicaciones adecuadas. Y ¿cuáles son esas “aplicaciones adecuadas” y qué características deberían tener?
Imagen: Marcapasos nuclear de Monsanto
Para responder a esta última pregunta, hay que tener en cuenta que el calor producido por los materiales radiactivos es, en general, relativamente poco: unos pocos vatios por kilogramo de material. Sin embargo, se genera de forma ininterrumpida durante mucho tiempo (generalmente durante muchos años). Dicho esto, podemos transformar la pregunta del párrafo anterior en: ¿Qué aparato necesita poca energía para funcionar, pero la necesita de forma continua durante mucho tiempo, incluso años?
Ahora ya podemos responder de manera concreta con una lista de “aparatos” con esa característica, como por ejemplo: sondas espaciales que necesitan ser propulsadas en un espacio casi sin rozamiento, de ahí que se necesite poca energía para funcionar, pero durante muchos años. Algunas de las sondas enviadas al espacio por la NASA utilizan esta tecnología para la exploración espacial. Sin embargo, en esta ocasión os queremos hablar de otro “aparato” que consume poca energía pero que lo hace continuamente durante “muchos años” ¿Os podéis imaginar cuál es antes de que lo desvelemos?
La respuesta: un marcapasos. Los marcapasos son aparatos que generan impulsos eléctricos para ayudar al corazón a contraerse y bombear la sangre por las arterias. Se utiliza cuando un paciente tiene problemas de corazón. Los impulsos no necesitan ser descargas eléctricas fulminantes , sólo necesitan del orden de 25 μJ (25 micro Julios) . Pero eso sí: necesitan estar en funcionamiento constante durante toda la vida del paciente. Eso fue lo que motivó a la compañía Monsanto a diseñar marcapasos cuya fuente de energía eran unas pequeñas varillas de plutonio, en concreto: del isótopo 238 (238Pu).
El isótopo 238Pu emite principalmente radiación alfa (recordemos: es el tipo de radiación que puede detenerse con una hoja de papel como material de blindaje) y, por lo tanto, si se mete en una cápsula y posteriormente se sella, no supone un riesgo para el paciente. La energía liberada por el plutonio de esas varillas podía ser utilizada para hacer funcionar el marcapasos de forma regular durante muchos años. Este tipo de batería dura mucho más que las baterías de litio que se usan actualmente (que necesitan reemplazarse cada cierto tiempo).
Monsanto fabricó varios prototipos: con óxido de plutonio en lugar de plutonio metálico como fuente de energía, con potencias de entre 0.1 y 0.3 vatios, con diferentes materiales para la cápsula, etc.
En total, Monsanto fabricó 61 marcapasos y en el mundo se utilizaron hasta en 139 pacientes, entre los fabricados por Monsanto y por otras compañías. Pero no se fabricaron más por varias dificultades. Una de las fundamentales: cuando los pacientes morían, después de haber extendido su vida gracias al marcapasos, los cuerpos no podían ser incinerados porque el “humo” del crematorio contendría plutonio. Lo cual no es una buena idea. Alternativamente, se necesitaba retirar el marcapasos al difunto, antes de incinerarlo.
Imagen: Varillas de plutonio utilizadas en el prototipo de marcapasos de Monsanto. Imagen propiedad de Monsanto.
Imagen: Diseño conceptual del aparato completo: con el plutonio (FUEL), el conversor de energía (THERMOPILE), las cápsulas (ENCAPSULATION) y las demás partes del marcapasos, incluyendo las partes electrónicas, la carcasa exterior y los electrodos.
En el siglo XX, había dos alternativas: los marcapasos baratos con baterías “normales”, que duraban unos 2 años; y los marcapasos con “baterías nucleares”, más caros pero que duraban más que la vida de los pacientes y, salvo otras complicaciones no necesitaban recarga o reemplazo de la batería durante toda la vida del paciente. Hoy en día se han mejorado las baterías de litio y son las que se usan en los marcapasos actuales. Estas baterías necesitan reemplazo cada 10 o 15 años, cuando se agotan. Así que, esta aplicación de la energía nuclear quedó en desuso. Pero no ha sido así para otras aplicaciones en las que sí hubo éxito, como la exploración espacial. Hoy en día, todavía hay 9 personas vivas en el mundo que tienen un marcapasos nuclear.
Y… a vosotros: Dejando de lado los marcapasos o las naves de la NASA ¿Se os ocurre alguna otra aplicación en la que pudiera ser útil este tipo de fuente de energía de baja potencia y larga duración? ¡Atentos al próximo capítulo!
NOTAS
1) Se dice que la energía eléctrica es “de alta calidad” porque se puede transformar fácilmente en muchas otras formas de energía. Por contraste, se dice que el calor es “energía de baja calidad” porque sólo una fracción (e.g. 33%) puede transformarse en otras formas de energía. De ahí que el calor sea la forma de energía más degradada.
2) En comparación, un desfibrilador comercial podría necesitar del orden de 50 Julios: Dos millones de veces más.