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 núcleo nuevo tiene una masa inferior a la masa de los dos núcleos que se han fusionado para formarlo. Esta 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. Esto hace que la fusión solo pueda darse en condiciones de temperatura o presión muy elevadas que permitan compensar la fuerza de repulsión. La temperatura elevada hace que aumente la agitación térmica de los núcleos y esto los puede llevar a fusionarse por efecto túnel. Para que esto ocurra son necesarias temperaturas del orden de los millones de grados. El mismo efecto se puede producir si la presión sobre los núcleos es muy grande, obligándolos a estar muy próximos.

La reacción de fusión más fácil de conseguir (es decir, que requiere menos energía) es la del deuterio y el tritio, dos isótopos del hidrógeno, para formar helio.

La fusión nuclear se produce de forma natural en las estrellas y hace que brillen. Fue producida de forma artificial por primera vez con la bomba de hidrógeno. Desde los años 50 del siglo XX se está investigando la construcción de reactores de fusión, que produzcan energía de forma controlada y aprovechable para usos pacíficos. Aunque, al contrario que con la fisión, todavía no se ha logrado utilizar la fusión como medio rentable de obtener energía. Se usan principalmente dos métodos para crear la reacción de fusión:

• Producción momentánea de energía mediante la compresión del material fusionable. Se consigue bombardeando desde todas las direcciones una pequeña esfera de material con potentes láseres o haces de partículas. Básicamente es una pequeña bomba de hidrógeno.

• Producción continua de energía mediante confinamiento magnético. El combustible, en forma de plasma, se mantiene a alta presión y temperatura en un recipiente en forma de anillo. Dada la temperatura del plasma, de millones de grados, ningún material puede contenerlo, y por tanto se usan campos magnéticos para que no salga del recipiente ni toque sus paredes. El diseño más simple, con imanes en forma de anillo engarzados perpendicularmente en el anillo del recipiente, produce plasmas no homogéneos (atrae a los electrones y núcleos en direcciones distintas). Para corregir esto hay dos vías de investigación principales: los reactores tipo tokamak, donde por el plasma circula una corriente eléctrica que crea un campo magnético secundario, y los de tipo stellarator, donde los imanes se enroscan espiralmente alrededor del anillo.

Referencias

Notas