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Sequía inminente de neutrones en Europa

Cuatro regiones aspiran a la nueva fuente europea de espalación, pendiente de una decisión política

Europa no quiere perder su actual y ya larga supremacía en la investigación que utiliza neutrones para 'iluminar' la materia y arrancarle sus secretos, un conocimiento que da lugar a numerosas aplicaciones prácticas. Una nueva gran instalación científica, una fuente avanzada de estas partículas, permitiría mantener la fortaleza en esta área.

Faltan neutrones. Dicho así, puede parecer extraño, pero es cierto. Los científicos e ingenieros no tienen suficientes neutrones para observar la materia a nivel microscópico como les gustaría. Se asoman a posibilidades que les seducen pero no pueden ir más allá por falta de una cantidad suficiente de estas partículas, que deben ser generadas en reactores o aceleradores. Es el eterno problema de los científicos que dependen de grandes máquinas para avanzar. Los físicos de partículas esperan el nuevo acelerador LHC, los usuarios de rayos X tienen puestas sus esperanzas en un nuevo concepto de sincrotrón y los usuarios de neutrones (científicos, ingenieros y la industria) quieren más de estas partículas blandas (no destructivas). Sobre todo, Europa no quiere perder su actual y ya larga supremacía en la investigación que utiliza neutrones para iluminar la materia y arrancarle sus secretos, un conocimiento que da lugar a numerosas aplicaciones prácticas. Por todo ello, la semana pasada se presentó en Bonn el proyecto definitivo para una nueva fuente europea de neutrones, la European Spallation Source (ESS), con el objetivo de darle el impulso definitivo para que se empiece a construir antes del 2006, año en que empezarán a funcionar fuentes similares aunque menos potentes en Estados Unidos y Japón.

El tiempo apremia

El proyecto viene de lejos, pero se ha actualizado. La diferencia es que ahora el tiempo apremia, según explicaron en Bonn sus promotores (18 instituciones de 11 países) en una conferencia científica y de presentación que convocó a 1.000 asistentes. 'Estamos preparados para iniciar discusiones más formales con los Gobiernos y otros órganos supranacionales', afirmó Peter Tindemans, presidente del Consejo del ESS. El coste de construcción de la instalación ascendería a 1.500 millones de euros.

Los investigadores que defendieron el caso científico del ESS en Bonn -entre ellos Juan Colmenero, de la Universidad del País Vasco- dieron argumentos contundentes. Los neutrones, afirmaron, resultan complementarios de los rayos X (generados en sincrotrones como el que se va a construir en Barcelona). Son partículas blandas, que penetran fácilmente en la materia y reconocen átomos ligeros como el hidrógeno. Contribuyen al conocimiento de la estructura tridimensional de las proteínas y los virus, al diseño de componentes electrónicos más pequeños, al conocimiento de los procesos químicos (como la catálisis), de ingeniería (como las soldaduras en vez de los remaches en aviones) y básicos (como los cuánticos o la física de neutrones).

Aunque el caso científico está bastante claro, el camino hacia el ESS no lo está tanto. El mayor escollo es que en Europa no existe un mecanismo establecido para la toma de decisiones sobre grandes instalaciones científicas. Se han dado en el pasado historias de éxito bien conocidas en la coordinación de la gran ciencia en Europa (el CERN, el ESO, la ESA, el ESRF) pero 'Europa no dispone de revisiones periódicas sobre el futuro de las distintas áreas científicas, ni un proceso presupuestario ni un mecanismo de decisión para facilitar la asimilación rápida de ideas y peticiones de nuevas grandes, y caras, instalaciones científicas', recordó Tindemans. En el mismo sentido se expresó Enric Banda, secretario general de la Fundación Europea para la Ciencia (ESF), institución que apoya esta iniciativa. El panorama financiero, por otra parte, tampoco está claro porque Alemania, un país claramente interesado y potente científicamente, tiene otro proyecto competitivo. Es un láser de electrones libres, la nueva generación de sincrotrones que quizás permita hacer parecidas observaciones con rayos X en vez de con neutrones.

Tradicionalmente los neutrones se han producido para usos científicos por fisión nuclear en reactores de investigación, distintos de los reactores nucleares habituales pero basados en el mismo principio. El reactor más potente del mundo es actualmente europeo -el Institute Laue Langevin (ILL) en Grenoble, en el que España participa con un 3%- pero ya tiene 30 años. Fue en aquella época cuando se alcanzó el máximo flujo de neutrones disponible en reactores y desde entonces no se ha podido aumentar.

Los científicos y tecnólogos creen que el futuro está en la producción de neutrones en aceleradores por espalación, un proceso diferente que desde hace unos años coexiste con el anterior. La fuente más potente de esta tecnología es ISIS, situado en el Reino Unido, que empezó a funcionar hace ya más de 15 años. El ESS, dicen sus promotores, dispondría de 30 veces más intensidad que el ISIS.

En España

En la actualidad son usuarios de las fuentes de neutrones más de 4.000 científicos en Europa, muchos de los cuales también utilizan las fuentes de luz sincrotrón, y existe un creciente uso por parte de la industria. En España, los usuarios ascienden a casi dos centenares y el Ciemat es el organismo que se ha integrado en el proyecto ESS, explicó José Luis Martínez, del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid, uno de los científicos españoles que asistieron a las jornadas en Bonn. También la industria está interesada en suministrar equipos a la instalación, comentó Sabino Azcárate, de la Fundación Tekniker, que ha suministrado ya equipos al ILL. Además, en el diseño, por parte española, destaca la aportación del equipo de José Carlos Gómez Sal, de la Universidad de Cantabria, en colaboración con las empresas Empresarios Agrupados y Sener. Su cálculo detallado de los mecanismos termohidráulicos en el blanco (donde impactan los protones para producir neutrones) ha sido bien acogida por el equipo técnico del proyecto ESS.

El plan es mantener instalaciones en tres categorías: una primera regional, una segunda competitiva a nivel internacional, formada por el ILL y el ISIS ampliado, y una superior, el ESS.

La base del actual impulso a la nueva fuente de neutrones es el interés regional en contar con una gran instalación científica (radiactiva, aunque sin peligro alguno de explosión), interés que debe ser confirmado por el país correspondiente. Aspiran a ser sede del ESS cuatro regiones europeas: dos alemanas (Rin Norte-Westfalia y Sajonia), una británica (Yorkshire) y Lund (Suecia, apoyada por un consorcio universitario escandinavo). Tindemans cree que a medida que el proyecto se concrete se irán añadiendo nuevas candidaturas.

La carrera con EE UU y Japón

Estados Unidos y Japón se han tomado en serio la evaluación hecha en 1999 por el Foro para la Megaciencia de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo (OCDE) -ahora Foro Global de Ciencia- sobre las fuentes de neutrones, en la que se destacó el papel crucial que juegan las observaciones con estas partículas en un amplísimo rango de investigaciones básicas, estratégicas y aplicadas y se llamó la atención sobre el previsible cierre en los años siguientes de muchas de las instalaciones existentes en el mundo. Este análisis se tradujo en una recomendación de estrategia global por parte de la conferencia ministerial de la OCDE que incluía la construcción de fuentes de neutrones de última generación en Europa, América y Asia. Tanto EE UU como Japón han iniciado ya la construcción de sus fuentes de neutrones avanzadas, que empezarán a funcionar en 2006. La estadounidense (SNS) se empezó a construir en Tennessee en 1999 y la japonesa (HIPAP) en Tokai al año siguiente. Ambas tienen alrededor de un megavatio de potencia, mucho menos que la proyectada en Europa, aunque en la japonesa, un ambicioso complejo de aceleradores, está prevista una ampliación. El modelo de organización que proponen los impulsores del proyecto europeo ESS es el mismo que el del sincrotrón europeo (ESRF), en Grenoble, al que España aporta un 4%, considerado un éxito en la colaboración científica en Europa.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 22 de mayo de 2002

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