Conceptos básicos de la fusión nuclear
El mundo cuántico
Una exposición sencilla para explicar la fusión nuclear que sin duda será la base de los futuros reactores nucleares para la producción de energía y electricidad de forma limpia y ecológica.
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17/4/2022 ― Básicamente quiero recordar que la fisión nuclear es la partición de un átomo en cambio la fusión nuclear es la unión de dos átomos.
Comprender la ciencia de la fusión nuclear requiere un conocimiento básico de la física del plasma. Además de sólidos, líquidos y gases, el plasma es un estado de la materia. La fusión se produce en estado de plasma, lo que la convierte en un requisito fundamental para producir energía de fusión.
La fusión nuclear explicada de forma muy sencilla
El plasma se forma cuando, a temperaturas extremas, los electrones y sus núcleos atómicos se separan. En un plasma, el gas se ioniza cuando los átomos repelen sus electrones y se cargan positivamente.
Más del 99% de toda la materia visible del universo se encuentra en estado de plasma. En la Tierra, los relámpagos, los letreros de neón y las luces fluorescentes son ejemplos de plasmas. Los plasmas deben cumplir tres condiciones para que se produzca la fusión nuclear, incluida la temperatura, la densidad y el tiempo suficientes. Juntos, estos factores comprenden lo que se conoce como el criterio de Lawson o el triple producto.
Temperatura para la fusión nuclear
Los plasmas deben estar muy calientes. Mientras que la fusión ocurre en el núcleo del sol a una temperatura de 15 millones de grados centígrados, la fusión en la Tierra debe exceder esta temperatura en varios órdenes de magnitud para tener en cuenta la presión atmosférica más baja. Los dispositivos Tokamak –cámara de vacio para producir la fusión nuclear– habitualmente calientan plasmas a temperaturas de 100 millones de grados centígrados o más. Estas temperaturas son necesarias para dar a los núcleos la energía suficiente para superar la repulsión y poder fusionarse.
Densidad atómica
Se necesitan muchos átomos. Debe haber suficientes reacciones de fusión en el plasma en un momento dado para que la reacción sea autosuficiente.
El sol, por ejemplo, fusiona más de 600 millones de toneladas métricas de hidrógeno cada segundo. Cuando se crea en un tokamak, el plasma contiene suficiente combustible de fusión para aumentar la velocidad de las reacciones.
Tiempo necesario para la fusión nuclear
Cuanto más tiempo, mejor. Además del calor y la densidad, debe haber suficiente tiempo para permitir que ocurran las reacciones de fusión y evitar el enfriamiento. A medida que se calienta el plasma, el número de reacciones aumenta con el tiempo, generando más energía.
Afortunadamente, la ciencia de la energía de fusión ha sido deducida correctamente durante décadas. Muchas de las preguntas científicas sobre la fusión nuclear ya han sido respondidas. Los desafíos restantes están relacionados principalmente con la ingeniería y la determinación colectiva de hacer realidad la energía de fusión. – Juan Vte. Santacreu
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