Desde hace mucho tiempo la ciencia sueña con dominar la fusión nuclear, una fuente de energía limpia, segura y prácticamente ilimitada. Si bien es posible que la investigación en este campo alcance en breve un hito histórico, existen serias dudas sobre si un reactor de fusión llegará a funcionar de forma óptima alguna vez.
Las dificultades de la fusión nuclear (Michael Moyer):
Como es tradicional en estos artículos unos pequeños conceptos básicos antes de comenzar. Es de esperar que la fusión de isótopos de hidrógeno llegue pronto a emitir más energía que la requerida para provocar esa reacción y que ese excedente de energía se pueda controlar para cimentar las bases de una fuente de energía revolucionaria. Sin embargo, los enormes obstáculos en la ingeniería requerida por una planta de fusión viable podrían impedir su construcción en los próximos años.
Una promesa de la naturaleza:
Albert Einstein había demostrado que la masa podía transformarse en energía (E=mc2). Se puede inducir la fusión de la siguiente forma: acercar un núcleo de deuterio (protón + neutrón) a otro de tritio (un protón + dos neutrones) hasta que se fusionen dando un núcleo de helio (dos protones y dos neutrones), un protón y energía adicional. La temperatura y presión requeridas son relativamente modestas, pero la energía generada es enorme a diferencia de lo que sucede en el centro del sol donde existen elevadísimas presiones. En teoría si la fusión se pudiera catalizar en un entorno controlado se acabarían los problemas energéticos del mundo ya que los combustibles abundan y no se producirían subproductos radioactivos de larga vida. La realidad es bien diferente.
Un poco de historia:
El diseño de los primeros reactores de fusión de los años 50 se basaban en que a las altas temperaturas requeridas para la fusión todos los electrones se habrían desprendido de sus respectivos átomos dando lugar a un estado material llamado plasma (sopa de partículas cargadas). Dicho plasma se confinaba mediante un potente campo magnético. Y ahí surgía el primer obstáculo. Cuanto más se calienta y se comprime el plasma, más se resiste éste a los esfuerzos para confinarlo (surgía así el primero de los múltiples problemas de la fusión). Actualmente existen dos proyectos prometedores que persiguen conseguir una fusión nuclear energéticamente eficaz. Por un lado tenemos el Centro Nacional de Ignición de EE.UU. (NIF) que emplea el bombardeo por láser (en realidad no se trata de una planta de fusión, 'solo' se quiere obtener más energía de la cápsula que la suministrada por los láseres) y en Francia, el proyecto ITER intenta inducir la fusión calentando un plasma de deuterio y tritio mediante un confinamiento con campos magnéticos.
Obstáculos para conseguir un reactor (retos a superar):
Las dificultades de la fusión nuclear (Michael Moyer):
Como es tradicional en estos artículos unos pequeños conceptos básicos antes de comenzar. Es de esperar que la fusión de isótopos de hidrógeno llegue pronto a emitir más energía que la requerida para provocar esa reacción y que ese excedente de energía se pueda controlar para cimentar las bases de una fuente de energía revolucionaria. Sin embargo, los enormes obstáculos en la ingeniería requerida por una planta de fusión viable podrían impedir su construcción en los próximos años.
Una promesa de la naturaleza:
Albert Einstein había demostrado que la masa podía transformarse en energía (E=mc2). Se puede inducir la fusión de la siguiente forma: acercar un núcleo de deuterio (protón + neutrón) a otro de tritio (un protón + dos neutrones) hasta que se fusionen dando un núcleo de helio (dos protones y dos neutrones), un protón y energía adicional. La temperatura y presión requeridas son relativamente modestas, pero la energía generada es enorme a diferencia de lo que sucede en el centro del sol donde existen elevadísimas presiones. En teoría si la fusión se pudiera catalizar en un entorno controlado se acabarían los problemas energéticos del mundo ya que los combustibles abundan y no se producirían subproductos radioactivos de larga vida. La realidad es bien diferente.
Un poco de historia:
El diseño de los primeros reactores de fusión de los años 50 se basaban en que a las altas temperaturas requeridas para la fusión todos los electrones se habrían desprendido de sus respectivos átomos dando lugar a un estado material llamado plasma (sopa de partículas cargadas). Dicho plasma se confinaba mediante un potente campo magnético. Y ahí surgía el primer obstáculo. Cuanto más se calienta y se comprime el plasma, más se resiste éste a los esfuerzos para confinarlo (surgía así el primero de los múltiples problemas de la fusión). Actualmente existen dos proyectos prometedores que persiguen conseguir una fusión nuclear energéticamente eficaz. Por un lado tenemos el Centro Nacional de Ignición de EE.UU. (NIF) que emplea el bombardeo por láser (en realidad no se trata de una planta de fusión, 'solo' se quiere obtener más energía de la cápsula que la suministrada por los láseres) y en Francia, el proyecto ITER intenta inducir la fusión calentando un plasma de deuterio y tritio mediante un confinamiento con campos magnéticos.
Obstáculos para conseguir un reactor (retos a superar):
- Calor: Los materiales del reactor deben soportar temperaturas extremadamente altas durante varios años (ej: confinamiento del plasma).
- Estructura: Los neutrones obtenidos en una reacción de fusión de deuterio y tritio son tan energéticos que desplazan de sus posiciones a los átomos del contenedor (como el acero) desgastando los componentes estructurales del reactor con el paso del tiempo. Los neutrones convierten también materiales inocuos en radioactivos (cualquier recipiente se tornaría radioactivo).
- Combustible: Aunque el deuterio es abundante y barato, el tritio escasea (solo se puede obtener como subproducto de reacciones nucleares) por lo que parte de los neutrones no se utilizan para la formación de energía sino para la formación de tritio en una compleja serie de reacciones por lo que la eficiencia desciende.
- Fiabilidad: La fusión inducida por láser sólo puede provocar implosiones intermitentes. Los sistemas magnéticos deberían mantener el plasma durante semanas, no segundos.
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