Fusion Nuclear

FUSION NUCLEAR

Rosita

La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado.

Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía (relacionadas mediante la fórmula E = mc2), aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por tanto es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía muy concentrada, en un gramo de materia hay millones de átomos, con lo que con una pequeña cantidad de combustible proporciona mucha energía.

No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir es la de deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV.

Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

Fitch

Reacciones de fusión nuclear

Los elementos atómicos empleados normalmente en las reacciones fusión nuclear son el Hidrógeno y sus isótopos: el Deuterio (D) y el Tritio (T). Las reacciones de fusión más importantes son:

D + T --> 4He + n + 17,6 MeV

Fusionando un núcleo de Deuterio con un núcleo de Tritio, se obtienen 4 núcleos de Helio, un neutrón y 17,6 MeV de energía.

D + D --> 3He + n + 3,2 MeV

Fusionando dos núcleos de Deuterio, se obtienen 3 núcleos de Helio, un neutrón y 3,2 MeV de energía.

D + D --> T + p + 4,03 MeV

Fusionando dos núcleos de Deuterio, se obtiene un núcleo de Tritio, un protón y 4,03 MeV de energía.

Para que tengan lugar estas reacciones debe suministrarse a los núcleos la energía cinética necesaria para que se aproximen los núcleos reaccionantes, venciendo así las fuerzas de repulsión electrostáticas. Para ello se necesita calentar el gas hasta temperaturas muy elevadas, como las que se supone que tienen lugar en el centro de las estrellas.

El requisito de cualquier reactor de fusión nuclear es confinar dicho plasma con la temperatura y densidad lo bastante elevadas y durante el tiempo justo, a fin de permitir que ocurran suficientes reacciones de fusión nuclear, evitando que se escapen las partículas, para obtener una ganancia neta de energía. Esta ganancia energética depende de que la energía necesaria para calentar y confinar el plasma, sea menor que la energía liberada por las reacciones de fusión nuclear. En principio, por cada miligramo de deuterio-tritio se pueden obtener 335 MJ.

Rafa

¿Cuál es la tecnología utilizada en fusión?

Esta reacción que se ha descrito en el apartado anterior es la más fácil de conseguir pero no quiere decir que sea sencillo lograr energía de las reacciones de fusión. Para ello se deben unir los núcleos de dos átomos, el problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, con lo que cuanto más se acerquen más se repelen. Una posible solución sería acelerarlos en una acelerador de partículas y hacerlos chocar entre sí pero se utilizaría más energía en acelerarlos que la que se obtendría con las reacciones.

Fusión por confinamiento inercial. Para solucionar este problema se comprimen esferas de combustible mediante haces de láseres o de partículas teniendo así la llamada fusión por confinamiento inercial en la que se obtienen densidades muy elevadas, de manera que los núcleos están

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