Fusión nuclear consigue generar mayor energía de la que consume

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
13 de Febrero de 2014 a las 16:30
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Fusión nuclear consigue generar mayor energía de la que consume

Mediante el uso de láseres, un equipo de investigadores estadounidenses logró lo que hasta ahora solo era una aspiración de científicos y futurólogos. Han conseguido que un reactor de fusión nuclear produzca más energía de la que consume. Este es un gran avance para poder lograr fuentes de energía limpias e inagotables, tal como las que utilizan las estrellas.

Los investigadores de la National Ignition Facility, una instalación perteneciente al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, consiguieron comprimir un combustible hecho a partir de dos tipos de hidrógeno; con él lograron producir una reacción de fusión nuclear que generó mayor energía que la contenida en los combustibles antes de ser comprimidos.

 

 

Para generar energía se pueden emplear dos tipos de reacción nuclear: la fisión y la fusión.

En la fisión nuclear el núcleo atómico pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, subproductos (neutrones, fotones) y fragmentos del núcleo (partículas alfa y beta); todo esto produce una liberación sustancial de energía.

La fusión nuclear, en cambio, implica un proceso en el que varios núcleos atómicos con la misma carga se unen y forman un núcleo más pesado; de esta manera se libera una gran cantidad de energía.

 

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LA FUSIÓN NUCLEAR IMPLICA LA UNIÓN DE VARIOS NÚCLEOS ATÓMICOS A TEMPERATURAS MUY ALTAS. FOTO: ENERGIAS.BIENESCOMUNIES.ORG

 

Mientras que la fisión extrae energía por medio de la desintegración de núcleos muy pesados (como los del uranio), la fusión nuclear produce energía a partir de la fusión de núcleos ligeros (como los de hidrógeno).

No obstante, controlar la fusión nuclear resulta bastante difícil. Las altas temperaturas en las que se desarrolla la fusión nuclear producen que la materia que se usa como combustible no esté en estado sólido, líquido ni gaseoso, sino en un cuarto estado llamado plasma. Es complicado contener este plasma pues alcanza temperaturas muy altas.

 

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UN CUARTO ESTADO DE LA MATERIA ES EL PLASMA. FOTO: NASA.GOV

 

Y ya que no existe un material capaz de contenerlo, los contenedores del combustible fusionado no pueden ser físicos sino magnéticos, generados por láser. Contener el plasma implica emplear una gran cantidad de energía, más de la que un reactor es capaz de producir. Por eso, el problema con las fusiones nucleares es no poder conseguir un balance energético.

Por eso, todos los experimentos de fusión apuntan a lograr ganancias de combustible, es decir, que la cantidad de energía producida por la fusión supere la cantidad invertida para el funcionamiento del reactor.

Para el experimento, publicado en la revista Nature, el equipo de científicos de la National Ignition Facility utilizó una capa delgada de una millonésima de gramo de combustible que fue revestida en el interior de una pequeña cápsula de dos milímetros de diámetro. Este pequeño recipiente fue calentado y comprimido con 192 láseres, lo que generó casi tres veces la densidad en el centro del Sol, y desencadenó la fusión.

 

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EL PLASMA SOLO PUEDE SER CONTENIDO A TRAVÉS DE MAGNETISMO. FOTO: MUNDO-GEO.ES

 

La reacción final se produjo durante una diez milésima de una millonésima de segundo, en un minúsculo "punto caliente", un escenario del tamaño de la mitad del ancho de un cabello humano.

Producto de la fusión se produjeron 17,3 kilojoules, casi el doble de cantidad de energía que contenía el combustible comprimido inicialmente.

La mayor concentración de energía se debe a un proceso de retroalimentación de partículas alfa (núcleos de helio generados por la fusión nuclear). En lugar de escapar, concentran su energía en el combustible y lo calientan incrementando la cantidad de reacciones nucleares de fusión, lo que produce más partículas. Este proceso es el que permite la ignición, es decir, que la energía generada sostenga la reacción química desplegada.

 

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LAS REACCIONES NUCLEARES SE TRABAJAN MEDIANTES REACTORES. FOTO: MUNDO-GEO.ES

 

Omar Hurricane, investigador del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y autor principal del estudio, estima que la presión debe duplicarse para obtener una reacción química estable. Con todo, la investigación ofrece un nuevo modelo para predecir el comportamiento de la materia en condiciones de reacción nuclear, así como mantener de forma segura y estable las reservas de combustible.

Fuente: CBC, ABC y Nature


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