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| Deuterio+Tritio=Helio 4 +n+ energía. Fuente: Wikipedia |
La energía nuclear se obtiene por la transformación de masa en energía mediante dos procesos: fisión (desintegración de átomos más pesados que el hierro) y fusión (de átomos ligeros para formar un núcleo más pesado).
La fusión nuclear existe de forma natural en las estrellas y es la causante de la gran energía que éstas liberan.
De momento, la energía de las centrales nucleares se obtiene de las reacciones de fisión.
Las reacciones de fusión de los isótopos del hidrógeno presentan numerosas ventajas respecto a las de fisión de átomos de uranio:
- Combustible relativamente barato y abundante: deuterio y tritio (dos isótopos del hidrógeno). Quizás puede ser un inconveniente la utilización del tritio a partir del litio. Aunque se estima que con un gramo de litio una persona podría tener energía para todo un año.
- Proceso seguro: no es una reacción en cadena. En caso necesario se puede parar la reacción deteniendo el suministro de combustible. Aunque el tritio es radioactivo.
- Ventaja medioambiental: la fusión no produce gases que contribuyan al efecto invernadero (no genera emisiones de carbono). La reacción en sí sólo produce helio. Aunque las paredes del reactor puede producir residuos radioactivos de corta duración (unos 50 años) debido principalmente a los neutrones generados en la reacción. Los choques de dichos neutrones contra las paredes de un posible reactor de acero lo convierten en "acero radiactivo".
La principal desventaja de las reacciones de fusión como método de obtención de energía es el confinamiento del combustible. Para que se produzcan las reacciones de fusión necesitamos tres requisitos básicos:
A) Temperaturas muy altas (tenemos que aportar mucha energía) para que los átomos de combustible se encuentren en forma de plasma. Esta energía aportada es necesaria para que los núcleos positivos se aproximen venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión. ¡Necesitamos temperaturas de unos 100 millones de grados!
B) Un número suficiente de núcleos atómicos (alta densidad).
C) Un tiempo suficientemente largo como para que las reacciones nucleares tengan lugar.
Cuando se dan las tres condiciones anteriores (dado por el "criterio de Lawson") existe confinamiento del plasma y se inicia la ignición, es decir, la energía liberada por las reacciones de fusión es suficiente para mantener la temperatura del plasma.
Actualmente se investiga en dos métodos principalmente para obtener el confinamiento en las reacciones de fusión: el confinamiento inercial, que se consigue comprimiendo una pastilla de combustible mediante láseres muy potentes, y el confinamiento magnético, que se obtiene aplicando un campo magnético muy intenso.
Martes, 13 de diciembre de 2022: Anuncio del gobierno de los EEUU.
Uno de los problemas en los procesos de fusión es que la energía necesaria para obtener el confinamiento era mayor que la energía obtenida. Pero este martes (13/12/2022), el departamento de Energía (DOE) del gobierno de los EEUU ha anunciado una noticia muy esperada: los científicos del National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory de California han conseguido por primera vez una ganancia de energía en las reacciones de fusión en un laboratorio.
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| Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Confinamiento inercial |
Al parecer, mediante confinamiento inercial han conseguido 2,5 MJ aportando 2,1 MJ en dicha reacción. Es decir, tenemos un rendimiento del 119%*.
El experimento se realizó mediante el bombardeo con el láser más potente disponible actualmente, sobre una pequeña bola de plasma de hidrógeno del tamaño de un guisante. El láser empleado es ultravioleta y tiene una potencia de salida de 500 TW. *Algunos expertos han destacado que el rendimiento es un poco irreal puesto que dicho láser necesitó unos 300 MJ.
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| Secretaria del DOE, Jennifer Granholm, anuncia la hazaña histórica |
Esperemos que este avance sea el comienzo del desarrollo futuro de centrales nucleares de fusión que puedan aportar energía barata, segura y limpia a nuestra sociedad.
* Ciemat
* Cuaderno de Cultura científica
* El hito de la fusión núclear. 10 minutos.
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| todotecnologia-eso.blogspot.com |
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