Fusión nuclear

La fusión es el proceso por medio del cual el sol y otras estrellas generan luz y calor. Es un proceso nuclear, donde la energía es producida al romper los átomos de luz y es la reacción opuesta a la fisión, donde los isótopos pesados se dividen. En el área de la física nuclear, la fusión se produce cuando varios núcleos atómicos que tienen una carga similar se logran unir formando un núcleo que es más pesado que el original.

Temas relacionados

Energía nuclear, energía radiante, fisión nuclear

¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión nuclear es una reacción por medio de la cual dos núcleos ligeros se pueden unir para lograr dar forma a un núcleo que es más pesado desprendiendo al mismo tiempo energía.

En qué consiste

La fusión nuclear es un tipo de reacción nuclear por medio de la cual dos núcleos de átomos que son ligeros, generalmente el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se logran unir para formar un núcleo más pesado. La unión produce la emisión de partículas y se libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y de energía cinética por parte de las partículas que son emitidas. Esta liberación de energía permite a la materia entrar en estado de plasma.

Para qué sirve la fusión nuclear

Sirve principalmente para la producción de la energía eléctrica. Existen también muchos experimentos utilizando la fusión nuclear para crear reactores experimentales en la investigación energética mundial. Es utilizada también por compañías para realizar prototipos de reactores de fusión nuclear

Características

Las principales características de la fusión nuclear son:

• Pueden emitir o absorber la energía.
• Cuando los núcleos que se fusionan tienen una masa menor que el hierro liberan energía.
• Se produce naturalmente en las estrellas.
• Se conoce como reacciones termonucleares por las altas temperaturas que experimentan.
• Es considerada como un importante recurso energético a gran escala.
• Los elementos más utilizados para generar reacciones de fusión nuclear son el hidrógeno, deuterio y tritio.

Descubrimiento de la fusión nuclear

La fusión de núcleos ligeros fue observada primeramente por Mark Oliphant en 1932; y el ciclo principal de la fusión en las estrellas fue elaborado por Hans Bethe. La investigación sobre la fusión para usos militares inició en la década de 1940 como parte del Proyecto Manhattan, pero logró éxito hasta 1952.

Historia

Los orígenes de la fusión nuclear datan del año 1929 cuando Atkinson y Houtemans bosquejaron la posibilidad de conseguir energía a partir de las reacciones de fusión nuclear. La teoría se desarrolló en 1942 con los trabajos de H. Bethe, E. Fermi, R. Oppenheimer y E. Teller. Por medio del proyecto Sherwood se hicieron los primeros avances tecnológicos, que permitieron desarrollar el concepto de confinamiento magnético. En el año 1961, J. Nuckolls y N. Basov desarrollaron una técnica para obtener reacciones de fusión nuclear mediante altas compresiones debido al cese de energía. En 1965, Artsimovich presentó los resultados estudios del campo magnético necesario para confinar el plasma.

Proceso

El proceso se basa en la unión de núcleos ligeros para poder formar un núcleo más pesado. Para lograr superar la fuerza de repulsión los núcleos deben moverse a velocidad altas o en otras palabras a temperaturas muy elevadas para que el combustible en forma de plasma produzcan suficientes reacciones de fusión.

Reactores

• Tokamak: reactor termonuclear por confinamiento magnético.
• Stellarator: reactor de fusión toroidal con un campo magnético poloidal.
• High beta fusion reactor.
• Polywel Nuclear Reactor.

Ventajas de la fusión nuclear

Sus ventajas son:

• La fusión nuclear es un tipo de energía limpia puesto que no produce gases nocivos.
• Produce residuos nucleares que tienen muy baja actividad.
• Un reactor de fusión nuclear es seguro ya que la propia reacción se detiene cuando se corta el suministro de combustible.
• No depende de un sistema externo de seguridad susceptible de errores.
• Es una fuente inagotable de energía porque el deuterio es abundante en la naturaleza y el tritio se forma dentro del propio reactor a partir del deuterio.

Desventajas

Sus desventajas son:

• Es difícil de controlar con excepción de las armas nucleares.
• No existe un reactor de fusión capaz de mantener la reacción correctamente, por lo que no es rentable económicamente.
• Aun es considerada como una tecnología que se encuentra en su fase de investigación.
• Tiene muchos problemas que pueden afectar las etapas de vida operativa que tenga un reactor.
• Es difícil alcanzar el estado de ignición, por medio del cual el calor que es producido por el plasma mantiene la reacción de fusión.
• No es fácil de lograr en la tierra, pues las temperaturas que se necesitan para que funciones son extremadamente altas.
• Cuando se logra crear el plasma, es difícil mantenerlo.

Importancia

Su importancia radica en los experimentos para lograr obtener por medio de ella, energía. Como un medio de obtención de energía es muy importante también pues posee grandes ventajas para el medio ambiente y la seguridad.