Conoce lo nuclear
Fusión nuclear
Es un proceso nuclear, en el que se produce energía al chocar átomos ligeros. Es la reacción opuesta a la fisión, donde los isótopos pesados se separan. La fusión es el proceso por el que el sol y otras estrellas generan luz y calor.
Se consigue más fácilmente en la Tierra combinando dos isótopos de hidrógeno: deuterio y tritio. El hidrógeno es el más ligero de todos los elementos, ya que está formado por un solo protón y un electrón. El deuterio tiene un neutrón extra en su núcleo; puede reemplazar uno de los átomos de hidrógeno en el H20 para hacer lo que se llama «agua pesada». El tritio tiene dos neutrones adicionales, por lo que es tres veces más pesado que el hidrógeno. En un ciclo de fusión, el tritio y el deuterio se combinan y dan lugar a la formación de helio, el siguiente elemento más pesado de la Tabla Periódica, y a la liberación de un neutrón libre.
El deuterio se encuentra en una parte por cada 6.500 en el agua de mar ordinaria, por lo que está disponible en todo el mundo, eliminando el problema de la distribución geográfica desigual de los recursos de combustible. Esto significa que habrá combustible para la fusión mientras haya agua en el planeta.
¿SABÍAS QUE…?
Científicos del Instituto Max Planck de Física del Plasma, en Greifswald (Alemania), han demostrado que es posible sobrecalentar átomos de hidrógeno para formar un plasma de 80 millones de grados centígrados utilizando una máquina llamada estelador Wendelstein 7-X. El plasma constituye la base de la fusión nuclear, en la que los átomos de hidrógeno chocan y sus núcleos se fusionan para formar átomos de helio, un proceso que desprende energía y es similar a lo que ocurre en nuestro sol.
¿Qué es la energía de fusión?
Veamos una reacción de fusión. Puedes ver que cuando el deuterio y el tritio se fusionan, sus componentes se recombinan en un átomo de helio y un neutrón rápido. A medida que los dos isótopos pesados se recombinan en un átomo de helio, queda una masa «extra» que se convierte en la energía cinética del neutrón, según la fórmula de Einstein: E=mc2.
Para que se produzca una reacción de fusión nuclear, es necesario que dos núcleos estén tan cerca que las fuerzas nucleares se activen y peguen los núcleos. Las fuerzas nucleares son fuerzas de pequeña distancia y tienen que actuar contra las fuerzas electrostáticas en las que los núcleos con carga positiva se repelen. Esta es la razón por la que las reacciones de fusión nuclear se producen principalmente en entornos de alta densidad y alta temperatura.
A temperaturas muy altas, los electrones se desprenden de los núcleos atómicos para formar un plasma (gas ionizado). En estas condiciones, las fuerzas electrostáticas repulsivas que mantienen separados los núcleos cargados positivamente pueden superarse y los núcleos de determinados elementos ligeros pueden unirse para fusionarse y formar otros elementos. La fusión nuclear de elementos ligeros libera grandes cantidades de energía y es el proceso fundamental de producción de energía en las estrellas.
El objetivo de la investigación sobre la fusión es confinar los iones de fusión a temperaturas y presiones suficientemente altas y durante un tiempo suficiente para que se fusionen.
