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Edicion Nº3 - $5.000

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Fusión NUCLEAR

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¿Podrá obtenerse energía mediante la fusión nuclear?

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UCN LN EÓI ASU RF

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UCN LN EÓI ASU RF ¿Qué es la fusión nuclear?La fusión nuclear es la reacción nuclear en la que dos núcleos de áto-mos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de partículas. Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas, parece complicado entenderlo , pero la fusión nuclear ocurre constante-mente en el universo , el ejemplo más notorio podría ser lo que ocurre con nuestro sol ,sucede que la luz y el calor que percibimos del Sol es el resultado de estas reacciones nuclea-res de fusión, núcleos de hidrógeno chocan entre sí, y se fusionan dando lugar a un núcleo más pesado de helio liberando una enorme cantidad de energía.No todas las reacciones de fusión pro-ducen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de lo productos de la reacción. La reac-ción más fácil de conseguir el la del deuterio (un protón más un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos pro-tones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV.Es una fuente de energía prácticamen-

te inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

Tecnología

Esta reacción que se ha descrito antes es la más fácil de conseguir, pero no quiere decir que sea sencillo lograr energía de las reacciones de fusión. Para ello se deben unir los núcleos de dos átomos, el problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, con lo que al acercarse cada vez se repelen con más fuerza. Una posible solución sería ace-lerarlos en un acelerador de partículas y hacerlos chocar entre sí pero se gas-taría más energía en acelerarlos que la que se obtendría con las reacciones.

Para solucionar este problema se com-

primen esferas de combustible mediante haces de láseres o de partí-culas teniendo así la llamada fusión por confinamiento inercial en la que se obtienen densidades muy elevadas, de manera que los núcleos están muy cercanos entre ellos, y por efecto túnel se fusionan dando energía.

La otra forma de producir reacciones de fusión de manera que se gane ener-gía es calentando el combustible hasta temperaturas de millones de grados de manera que los choques entre núcleos sean por agitación tér-mica, aquí también se aprovecha el efecto túnel. Como al estar a tan alta temperatura el combustible se disocia en partículas con cargas positivas y negativas, éste se puede controlar mediante campos magnéticos, ésta es la fusión por confinamiento magnéti-co.

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Ventajas de la fusión

La fusión nuclear es un recurso energético poten-cial a gran escala, que pue-de ser muy útil para cubrir el esperado aumento de demanda de energía a nivel mundial, en el próximo siglo. Cuenta con grandes ventajas respecto a otros t i p o s d e r e c u r s o s :Los combustibles primarios son baratos, abundantes, no radioactivos y reparti-dos geográficamente de manera uniforme (el agua de los lagos y los océanos contiene hidrógeno pesa-do suficiente para millones de años, al ritmo actual de c o n s u m o d e e n e r-gía).Sistema intrínseca-mente seguro: el reactor sólo contiene el combusti-ble para los diez segundos siguientes de operación. Además el medio ambiente no sufre ninguna agresión: no hay contaminación atmosférica que provoque la "lluvia ácida" o el "efecto invernadero".La radiactivi-dad de la estructura del reactor, producida por los neutrones emitidos en las reacciones de fusión, pue-de ser minimizada esco-giendo cuidadosamente los materiales, de baja acti-vación. Por tanto, no es preciso almacenar los ele-mentos del reactor durante centenares y millares de años.

Estado actual

Actualmente se ha produci-do energ ía de fus ión nuclear en dos máquinas distintas, el JET (Joint Euro-pean Torus) de la Unión Europea en Oxfordshire, y el TFTR (Toroidal Fusion Thermonuclear Reactor) en Princeton. Los dos son dis-positivos de fusión por con-finamiento magnético.

Se ha conseguido sólo en estas máquinas porque son las únicas que han inyecta-do tritio a un plasma de deuterio. El resto de máqui-nas funciona con plasmas de sólo deuterio o sólo hidrógeno para investigar en el comportamiento del plasma a altas temperatu-ras, pero sin producir fusio-nes.

Se ha demostrado la viabi-lidad científica de la pro-d u c c i ó n d e e n e r g í a mediante fusión nuclear. El siguiente paso es construir un reactor que demuestre la viabilidad tecnológica para producir energía eléc-

trica a partir d e l a d e fusión. Este reactor será ITER (Inter-n a t i o n a l Thermonu-clear Experi-mental Reac-tor), actual-m e n t e e n fase de dise-ño. Para el

diseño y construcción de este gran reactor se han asociado las diferentes comunidades de fusión (Rusia, Unión Europea, Japón y USA) ya que el esfuerzo tecnológico y eco-nómico no puede ser afron-tado por un solo país.

Perspectivas de futuro

La investigación en fusión ha entrado en una fase en la cual la producción expe-rimental de una potencia de fusión del orden de un gigavatio es un objetivo

realizable. Para progresar en la investigación y desa-rrollo de reactores comer-ciales es importante cubrir esta etapa.

La envergadura y el coste de este experimento serán similares a los de cualquier instalación con una poten-cia de un gigavatio; el calendario para el estudio, construcción y explotación será similar al de cualquier megaproyecto. ITER, la siguiente generación, es una experiencia piloto para Europa y sus socios en el campo de la fusión por con-finamiento magnético.

El espíritu comunitario alcanzado por esta investi-gación en Europa desde hace varias décadas, se ha transmitido al resto del planeta con la esperanza de poder contar en el próxi-mo siglo con la fusión ter-monuclear como fuente de energía necesaria para la humanidad.

Imagen futurista del proyecto de investigación de la fusión nuclear ITER

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REACTOR REACTOR REACTOR DE DE DE

FUSIÓN FUSIÓN FUSIÓN

5 5 5 R AEL CUN R AEL CUN R AEL CUN E N AÑOS

E N AÑOS

E N AÑOS

El gigante de la industrial militar y espacial de Estados Unidos Lockheed Martin ha anunciado la fabricación de un reactor compac-to de fusión nuclear en el plazo de cinco años.

La fusión nuclear es el proceso por el cual el sol funciona. La intención del equipo de investigación Skunk Works de esta empresa es imitar ese proceso dentro de un recipien-te magnético compacto y liberar energía de una manera controlada para producir energía que poda-mos utilizar.

La fusión es el proceso por el cual un gas se calienta y se separa en

sus iones y electrones. Cuando los iones se calientan lo suficiente, pueden superar su repulsión mutua y chocan, fusionando juntos. Cuando esto sucede, se libera una gran cantidad de energía - aproximadamente un millón de veces más poderosa que una reacción química y 4,3 veces más poderosa que una reacción de fisión nuclear convencional.

Un reactor lo suficientemente pequeño como para caber en un camión podría proporcionar suficiente energía para una pequeña ciudad de más de 100.000 personas, informa en su web Lockheed Martin.

Sobre la base de más de 60 años de investigación sobre la fusión, el enfoque de Lockheed Martin para el reactor de fusión compacta es un concepto de alto beta. Este concepto utiliza una alta fracción de la presión del campo magnéti-co, o la totalidad de su potencial, por lo que podemos hacer que nuestros dispositivos 10 veces más pequeños que los conceptos anteriores. Eso significa que podemos reemplazar un dispositi-vo que debe estar ubicado en un gran edificio con una que puede caber en la parte trasera de un camión.

Video de la compañía Lockheed Martin en el cual se habla sobre la investigación

y desarrollo del reactor de fusión nuclear.

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clu eN an róisu F e d rot caeR

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E l R e a c t o r E x p e r i m e n t a l Termonuclear Internacional (ITER) está actualmente en construcción en Europa bajo el supuesto de que será el primer generador de energía de fusión neta. Está financiado por la Unión Europea, India, Japón, la República Popular China, Rusia, Corea del Sur y Estados Unidos. Pero hay sobrecostes y su presupuesto se ha disparado.ITER está programado para comen-

zar las pruebas iniciales en 2019, y Lockheed Martin espera disponer ya para entonces operativo su prototipo de reactor compacto, lo que haría fracasar el esfuerzo del ITER, en el que participa España.La fusión produce de 3 a 4 veces más energía que la fisión. Además, el combustible - isótopos de hidrógeno - está disponible a partir del agua de mar - que es casi ilimitada -(como ya se había mencionado antes en la

revista) y los subproductos son mucho menos radioactivos que con la fisión. Los generadores de fusión una vez desarrollados podrían proporcionar nuestras necesidades de energía durante millones de años.Hasta la fecha, ningún reactor de fusión nuclear ha alcanzado el punto de equilibrio. Esto es cuando el dispositivo de fusión emite tanta energía como la que precisa para operarlo.

Su sistema utiliza el confinamiento magnético, el mismo principio básico detrás del sistema de confinamiento del plasma toroidal tokamak que ha recibido la mayor atención y financiación

durante más de 50 años.

COMPETIDOR SERIO PARA EL ITER