Introduccion a la fusion
nuclear.
Diversas reacciones de la fusión nuclear ocurren en
el sol y otras estrellas, pero solamente algunas de tales reacciones tienen un
valor práctico para la producción energia. Todas implican el uso de isótopos
del hidrógeno:el hidrógeno (h), el deuterio (d), y el tritio (t). Los núcleos
de los tres isótopos contienen un protón, que caracteriza al elemento
hidrógeno; además, el núcleo del deuterio tiene un neutrón y el núcleo del
tritio tiene dos neutrones. En cada caso, el átomo neutral tiene un electrón
fuera del núcleo para balancear la carga del protón.
Puesto que los núcleos que llevan cargas
positivas,se rechazan normalmente unos con otros, cuanto más rápidos se mueven
y cuando chocan a altas velocidades, superan la fuerza de repulsión de las
cargas positivas y los núcleos se funden,en tales colisiones se libera energía.
Para producir energia, las reacciones de la fusión deben ocurrir a las altas
temperaturas,solo los nucleos que tienen una energia cinetica alta se acercan
lo suficiente como para producir la fusion.Nucleos de alta velocidad se pueden
obtener con los aceleradores de particulas o con temperaturas extremadamente
altas del orden de los 50 millones de grados Celsius.En experimentos de fusion
controlada magneticamente tal como sistemas tokamak,hay un confinamiento
magnetico del plasma,que es calentado por ondas electromagneticas o por rayos
de particulas neutras,en experimentos de fusion inercial,pequenas bolitas son
comprimidas y calentadas por poderosos pulsos de laser o rayos de iones.
El proceso de producción de energia que puede
ocurrir a una temperatura más baja y, por lo tanto, más fácil de alcanzar es la combinación de un núcleo del deuterio con uno de
tritio. Los productos obtenidos son helio-4 (He4) el
isótopo común del helio (que también se llama partícula alfa), y un neutrón
libre (n),esta reaccion describe con una ecuacion,a la izquierda de la flecha
estan las particulas que entran en fusion,deuterio(D) y tritio (T) y a la
derecha los productos de la reaccion con los valores de energia de cada
particula obtenida:
D + T-----> n
(14.07 MeV) + He4 (3.52 MeV)
La siguiente figura ilustra esta reaccion,debiendo
tener en cuenta el lector los siguientes detalles,el deuterio esta formado por
un proton(en rojo) y un neutron(en celeste),el tritio por un proton(en rojo) y
dos neutrones(en celeste),los nucleos se unen (fusionan),formando un gran
nucleo,que es inestable y rapidamente se separa en otros componentes(en este
caso un neutron y una particula alfa) y liberando energia(energia cinetica).
La dificultad para producir energía de la fusión es
el desarrollo de un dispositivo que pueda calentar el combustible
deuterio-tritio a un temperatura suficientemente alta y después confinarlo por
un tiempo suficientemente largo para liberar más energía de las reacciones de
la fusión que se utilizan para el calentamiento de la reaccion en si y para
obtener de la misma una energia util para activar un generador electrico.
Eduardo Ghershman,18.6.2001
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