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Fusión
nuclear
En física,
la fusión nuclear es el proceso mediante el cual dos núcleos atómicos se
unen para formar uno de mayor peso atómico. El nuevo núcleo tiene una
masa inferior a la suma de las masas de los dos núcleos que se han
fusionado para formarlo. La diferencia de masa es liberada en forma de
energía. La energía que se libera varía en función de los núcleos que se
unen y del producto de la reacción. La cantidad de energía liberada
corresponde a la fórmula E = mc² donde m es la
diferencia de masa observada en el sistema entre antes y después de la
fusión.
Los núcleos
atómicos tienden a repelerse debido a que están cargados positivamente,
lo que hace que la fusión solo se pueda dar en condiciones de
temperatura y presión muy elevadas para que se pueda compensar la fuerza
de repulsión. La temperatura elevada hace que aumente la agitación
térmica de los núcleos y esto los puede llevar a fusionarse, debido al
efecto túnel. Se requiere para esto temperaturas del orden de millones
de grados. El mismo efecto se puede producir si la presión sobre los
núcleos es muy grande ya que les obliga a estar muy próximos.
Los
requisitos mínimos para producir fusión se conocen como Criterios de
Lawson (fórmula, que determina las condiciones necesarias
para realizar la producción de energía fusión de
elementos ligeros -deuterio y tritio-), por
debajo de las cuales no se lleva a cabo la reacción. Son
criterios de densidad iónico y tiempo mínimo de confinamiento necesario.
La reacción
de fusión más sencilla se basa en juntar suficientemente los núcleos de
deuterio y tritio, mediante presión o calor, hasta lograr un estado
llamado "plasma", en el cual los átomos se disgregan y los núcleos de
hidrógeno pueden chocar y fusionarse para obtener helio. La diferencia
energética entre dos núcleos de deutrio y uno de helio se emite en forma
de energía que servirá para mantener el estado de plasma y para la
obtención de energía.
La fusión
nuclear es el proceso que tiene lugar en las estrellas y es lo que hace
que brillen, pero también es uno de los procesos para la construcción de
la bomba de hidrógeno.
Por el
momento, son grandes los inconvenientes que se ha encontrado en la
energía de fusión, entre ellos, destaca el hecho de que la energía
aplicada al proceso de fusión es mayor que la obtenida mediante el
mismo, lo que por el momento no la hace rentable para obtener energía,
aunque las tendencias actuales apuntan a la energía de fusión como una
de las grandes energías limpias y eficientes del futuro, aunque
actualmente solo se utiliza en la investigación de futuros reactores de
fusión, aunque aún no se han logrado reacciones de fusión que sirvan
para la generación de energía útil. Pero, se espera poder lograrlo con
la construcción del ITER (International Thermonuclear
Experimental Reactor, en español Reactor Internacional Termonuclear
Experimental), consorcio internacional formado
en 1986, para demostrar la factibilidad científica y tecnológica
de la fusión nuclear, en el que participa la Unión
Europea y Japón. Un proyecto semejante pero
estadounidense es el NIF que está en fase más avanzada que el ITER.
Pero
existen otras dificultades, destacando principalmente la de confinar una
masa de materia en estado de "plasma" ya que no hay recipiente capaz de
aguantar temperaturas tan extremadamente elevadas. Tendría que
recurrirse al confinamiento magnético (el material a fusionar se
mantiene en un campo magnético mientras se le hace alcanzar la
temperatura y la presión necesaria para su fusión), aunque también se
podría usar el confinamiento inercial (la fusión nuclear se
consigue mediante el uso de varios haces de rayos láser, o bien de iones
pesados acelerados, o de rayos X, enfocados en un pequeño blanco
esférico donde se encuentra el combustible de deuterio-tritio).
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