China construye un cañón de neutrones portátil

Hasta ahora, las armas de energía dirigida que utilizan rayos de neutrones han permanecido en el ámbito de la ciencia ficción, no solo por la complejidad de su nombre, sino por la necesidad de grandes fuentes de energía (como aceleradores de gran tamaño capaces de provocar la reacción deseada) y su limitado alcance letal. Sin embargo, un equipo de científicos chinos asegura haber construido precisamente eso: un cañón de neutrones portátil.

De acuerdo con un nuevo estudio, publicado en High Power Laser and Particle Beams, los autores afirman haber logrado por primera vez reacciones nucleares controladas entre hidrógeno y litio en un dispositivo compacto. El logro constituye un avance significativo en la tecnología de generación de neutrones, con implicaciones para aplicaciones científicas, industriales y de defensa.

A diferencia de diseños anteriores que requerían aceleradores masivos, este potente, pero portátil cañón de partículas aprovecha una novedosa técnica electromagnética para lanzar protones de hidrógeno contra átomos de litio y lograr la fusión nuclear con una eficiencia sin precedentes, produciendo un haz del tamaño de un clavo con 10 mil millones de neutrones rápidos generados por segundo.

Los neutrones son partículas diminutas dentro de los átomos, sin carga eléctrica. Su neutralidad les permite atravesar los materiales como una "linterna atómica". Cada neutrón contiene 3 millones de electrón-voltios de energía, similar a las partículas emitidas durante la explosión de una bomba atómica.

Al concentrarse en haces, se convierten en una herramienta conocida como fuente de neutrones, capaz de revelar átomos en virus, encontrar grietas en alas de aviones, eliminar tumores profundos o detectar explosivos en cargamentos. Los neutrones también pueden usarse como arma, como la bomba de neutrones “limpia” (por su precisión) desarrollada durante la Guerra Fría para matar personas, pero sin afectar edificios.

Mientras que los sistemas existentes utilizan aceleradores del tamaño de una habitación, el motor del nuevo sistema no es mayor que un extintor y se alimenta con tan solo 10 vatios de corriente continua. Al encenderse, un martillo mecánico golpea un conjunto de cerámicas piezoeléctricas (un material que convierte la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa), convirtiendo la energía cinética en pulsos de un millón de voltios de nanosegundos.

Esta electricidad, similar a un rayo, se dirige a un reactor nuclear del tamaño de una taza de té, desgarrando el gas hidrógeno que contiene. En el núcleo del reactor, forma una jaula electromagnética giratoria que fuerza el plasma sobrecalentado a formar una esfera perfecta. Dentro de la esfera, los protones extraídos del hidrógeno se aceleran violentamente hacia un cátodo recubierto de litio.

Gracias a una técnica única para controlar los protones, conocida como resonancia polarizada, multiplica por un millón la probabilidad de una reacción nuclear por la de los métodos tradicionales.

En estas condiciones extremas, el litio y el hidrógeno se fusionan para formar elementos más pesados, como el berilio y el boro, liberando una gran cantidad de energía en forma de neutrones rápidos.

Estos dispositivos nucleares suelen utilizar deuterio, un isótopo del hidrógeno, como combustible. Son grandes y sofisticados, y suelen necesitar una gran fuente de energía para su alimentación.

“La característica más notable de esta reacción reside en el uso de materiales totalmente convencionales, como el litio y el hidrógeno – explica Yuan Jun, del Instituto de Investigación de Tecnología de Control Moderno de Xian y líder del estudio -. El hidrógeno y el litio son los dos elementos más populares que impulsan la revolución de las energías renovables, pero también son buenos candidatos para las reacciones nucleares. Estos elementos son fáciles de obtener y presentan altas secciones eficaces de reacción, con efectos adicionales de multiplicación de neutrones observados”.

El equipo de Jun afirma que el dispositivo funcionó de forma continua durante media hora en la prueba.

“Representa un sistema autónomo de generación de pulsos que se distingue por cuatro ventajas fundamentales: eliminación de fuentes de alimentación externas de alto voltaje, funcionamiento repetible controlado electrónicamente sin limitaciones de ciclo de trabajo, considerables capacidades de amplificación de potencia y un diseño rentable con simplicidad estructural y robustez operativa”, concluye el estudio.