lunes, 30 de mayo de 2011

Obtención de energía gracias a la fusión nuclear









OBTENCIÓN DE ENERGÍA GRACIAS A LA FUSIÓN NUCLEAR

Actualmente una energía empleada de manera frecuente es la energía producida por fisión, sin embargo en un futuro no muy lejano se podrá generar energía gracias a la fusión nuclear, que es una energía a tomar en cuenta debido a que emplea recursos naturales abundantes en la tierra como por ejemplo, el agua, que además es un recurso barato y limpio.

¿QUE ES LA FUSIÓN NUCLEAR? Y ¿QUE LA DIFERENCIA DE LA FISIÓN?


La fusión nuclear es el resultado de la energía que se libera cuando se produce la unión entre átomos. En la fusión intervienen dos isótopos del hidrogeno: el tritio y el deuterio. Se utilizan estos isótopos para que se produzca la unión de los átomos, para lograr esto es necesario que sus núcleos tengan la mínima fuerza de repulsión, y esto se logra precisamente con los átomos más ligeros, los de hidrógeno, que sólo tienen un protón en su núcleo. Sin embargo, en la fisión se requiere lo contrario, es decir, que los núcleos tengan la máxima repulsión posible, lo que se consigue con átomos con muchos protones.

¿DE QUE PARTES CONSTAN LOS ÁTOMOS?


Los átomos están compuestos por un núcleo, que suele estar formado por neutrones y protones que tienen carga eléctrica positiva y los neutrones carga neutra, es decir, sin carga. Los átomos constan de una envoltura electrónica a base de electrones, de carga eléctrica negativa. En la naturaleza todos los átomos son eléctricamente neutros, teniendo igual número de protones que de electrones.


¿QUÉ NOS IMPIDE LLEVARLA A CABO EN LA ACTUALIDAD?


Para obtener energía gracias a la fusión hay que solventar el siguiente impedimento: para que la reacción de fusión sea posible hay que vencer la repulsión electrostática entre dos núcleos igualmente cargados, es decir, que cargas iguales se repelen, hay que aplicar una gran energía para conseguir la unión de las mismas, pero se espera que en el siglo XXI podamos resolver este problema y finalmente podremos aprovecharnos de la energía obtenida gracias a la fusión.

¿CÓMO PODEMOS CONSEGUIR ENERGÍA GRACIAS A LA FUSIÓN NUCLEAR?

Esto se logra gracias al calor, aplicando temperaturas de millones de grados. El problema referido proviene de la dificultad de encontrar un reactor que aguante esa temperatura.

¿QUE PROCESO SE SIGUE PARA CONSEGUIR LA FUSIÓN NUCLEAR?

Dicha temperatura se logra en el interior de una explosión de fisión, que es el comienzo de toda bomba de fusión o bomba H. Con este calor se crea un nuevo estado de la materia, el plasma, en el que se da un absoluto desorden de iones y electrones. Cuando se produce la reacción de fusión nos encontraremos con una esfera expandida con una temperatura de millones de grados en la que pululan los productos de la fusión (litio e isótopos del hidrógeno), tal es su velocidad que pueden fundirse unos con otros dando lugar a la reacción de fusión.

¿CUAL ES EL RESULTADO DE LA FUSIÓN NUCLEAR?

Esta reacción genera más energía que la anterior y libera gran cantidad de partículas nucleares, pero no es una reacción en cadena, ya que el propio calor que genera hace que las partículas se separen y se expandan en forma de una esfera de plasma con una temperatura de millones de grados. De esta forma cada gramo de Hidrogeno produce del orden de 173.000 Kilovatios/hora.

¿QUE MÉTODOS SE PUEDEN EMPLEAR PARA OBTENER ENERGÍA?

Hay formas de conseguir la energía nuclear de fusión que se están experimentando actualmente, el confinamiento magnético y el confinamiento inercial.

CONFINAMIENTO MAGNÉTICO


Mediante el confinamiento magnético se consigue crear y mantener la reacción gracias a grandes cargas magnéticas que hacen las veces de muros de contención de las cargas nucleares. El plasma está formado por partículas cargadas, éstas se moverán describiendo hélices a lo largo de las líneas magnéticas. Colocando las cargas magnéticas que hacen las veces de muro de forma que se cierren y contengan la esfera de plasma en una región limitada del espacio, las partículas estarán confinadas a densidades más bajas durante un tiempo más largo para poder conseguir un mayor número de reacciones de fusión. Actualmente se ha descubierto un nuevo método para mantener la reacción, cambiando el campo magnético de la forma cilíndrica a otra con forma de cuerno de toro.

CONFINAMIENTO INERCIAL


El confinamiento inercial consiste en el calentamiento con láseres de gran potencia y el confinamiento del plasma con la propia inercia de la materia. Este plasma permanece contenido por un periodo muy corto de tiempo, apenas unos microsegundos, pero a densidades muy altas, estas condiciones producen un gran número de reacciones de fusión.

La investigación actual se está inclinando más por el confinamiento magnético.
También se piensa en la fusión fría como una solución a los problemas que he planteado anteriormente.

LA FUSIÓN FRÍA

La fusión fría es el nombre dado a las reacciones de fusión producidas a temperaturas y presiones cercanas a las ambientes, muy inferiores a las necesarias normalmente para la producción de reacciones termonucleares que requieren de millones de grados Celsius.

La fusión fría consigue obtener energía nuclear utilizando un proceso llamado fusión catalizada por muones, los muones son partículas subatómicas inestables similares a los electrones, pero cerca de 207 veces más masivos. Si un muón sustituye a uno de los electrones en una molécula de hidrógeno, estaría 207 veces más cerca de lo que estarían los electrones en una molécula normal del núcleo.

Cuando los núcleos son tan próximos entre sí, la probabilidad de la fusión nuclear es mucho mayor, hasta el punto puede haber numerosas reacciones de fusión a temperatura ambiente, esto permite que en la fusión nuclear se empleen temperaturas mucho más bajas que las requeridas para la fusión termonuclear.

Se piensa que este método de obtener energía pueda convertirse en una fuente de energía práctica en el futuro, desafortunadamente, en la actualidad es difícil crear un gran número de muones de manera eficiente y, además, la existencia de procesos que eliminan los muones del ciclo catalítico significa que cada muón sólo puede catalizar unos pocos cientos de reacciones de fusión nuclear antes de que se desintegre.





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