LA FUSIÓN NUCLEAR
¿Te imaginas conseguir una fuente de energía virtualmente inagotable, sin residuos radiactivos y sin riesgo de accidentes nucleares?
Te lo explico en un HILO.
¿Te imaginas conseguir una fuente de energía virtualmente inagotable, sin residuos radiactivos y sin riesgo de accidentes nucleares?
Te lo explico en un HILO.
La fusión nuclear utilizará hidrógeno, un combustible prácticamete inagotable en la Tierra, muy barato de obtener y generará todavía más energía por cantidad de combustible que la fisión nuclear (que utilizamos en los reactores actuales). 
La fisión prácticamente no producirá residuos radiactivos, solo la activación de los materiales estructurales del reactor (por bombardeo ne neutrones) y pequeñas cantidades de tritio, que es un isótopo muy poco peligroso por ser un emisior beta (electrones) muy débil.
En cuanto a seguridad, la reacción nuclear se detendrá completamente cuando se deje de suministrar combustible y energía al reactor, a diferencia de los reactores de fisión, que una vez parados siguen generando calor por la desintegración radiactiva.
Varios equipos están trabajando en diferentes proyectos para conseguir la fusión nuclear, pero quizás el más esperanzador, por su enorme inversión y por el estado avanzado de su desarrollo es el @iterorg, que se está construyendo en Francia.
¿QUÉ ES LA FUSIÓN NUCLEAR?
El Sol es un enorme reactor nuclear, pero no fisiona (rompe) átomos de uranio como reactores nucleares actuales, sino que fusiona (une) átomos de hidrógeno para formar helio, y una parte de la materia se convierte energía: luz y calor.
El Sol es un enorme reactor nuclear, pero no fisiona (rompe) átomos de uranio como reactores nucleares actuales, sino que fusiona (une) átomos de hidrógeno para formar helio, y una parte de la materia se convierte energía: luz y calor.
Desgraciadamente ya sabemos generar fusión nuclear, pero de forma descontrolada y no para producir electricidad: la bomba de hidrógeno, también conocida como bomba H, o bomba de fusión termonuclear. Un artefacto capaz de sembrar la desolación con una potencia descomunal.
En 1961, la antigua Unión Soviética lanzó en el Océano Ártico la Bomba del Zar, una bomba experimental y propagandística de hidrógeno de 50 MT (megatones), 3.125 veces más potente que la Little Boy, la bomba lanzada por EEUU en Hiroshima.
El Sol y el resto de estrellas se alimentan de la fusión nuclear. El hidrógeno, el elemento químico más abundante del universo, a temperaturas muy altas pasa de gas a plasma en el que los electrones cargados negativamente se separan de los núcleos (iones) cargados positivamente.
La fusión se ve dificultada por las fuerzas electrostáticas de repulsión de los núcleos. Las cargas iguales se repelen, pero en las estrellas, debido a las altas presiones como resultado a la enorme gravedad, junto con la gran velocidad debida a las altas temperaturas...
...los iones se acercan mucho entre sí y terminan fusionándose, provocando la liberación de energía, que la estrella emite en forma de radiación (luz, calor y partículas).
Conseguir esas condiciones en la Tierra es muy difícil. El combustible necesario, diferentes isótopos de hidrógeno, debe calentarse a temperaturas del orden de 150 millones de ºC y debe mantenerse confinado a muy alta presión el tiempo suficinte para que los núcleos se fusionen.
Una vez se logra el arranque de un reactor de fusión, basta con seguir aportando combustible para mantenerlo funcionando y generando energía.
TECNOLOGÍA DE FUSIÓN NUCLEAR
Con la tecnología actual, la reacción de fusión más factible es entre deuterio (D) y tritio (T), que son dos isótopos del hidrógeno, el primero con un protón y un neutrón en el núcleo (H-2).
Con la tecnología actual, la reacción de fusión más factible es entre deuterio (D) y tritio (T), que son dos isótopos del hidrógeno, el primero con un protón y un neutrón en el núcleo (H-2).
El tritio, como su nombre indica, con tres partículas en el núcleo, un protón y dos neutrones (H-3). En proporción a la masa, la reacción de fusión deuterio-tritio (DT) libera más de cuatro veces más energía que la fisión del uranio.
El deuterio se produce de forma natural en el agua del mar (existen del orden de 30 gramos por metro cúbico) y por tanto es muy abundante. El triti se produce naturalmente en pequeñas cantidades por los rayos cósmicos cuando inciden en la atmósfera sobre los átomos de hidrógeno.
El tritio se puede fabricar en un reactor de fisión convencional o a partir del litio, que se encuentra en grandes cantidades en la corteza terestre (del orden de 30 partes por millón).
En un reactor de fusión nuclear, los los neutrones generados a partir de la reacción de fusión sean absorbidos por una gruesa de material que contenga litio y rodee al núcleo. Este litio se transforma en litio y se utiliza para alimentar al reactor.
Como la energía de los neutrones calentaría la manta, un refrigerante (agua, helio u otro fluido) absorbería esa energía térmica para poder producir electricidad como en los reactores actuales, mediante una turbina y un generador.
Todavía no hemos sido capaces de inventar un dispositivo que pueda calentar el combustible DT a altas temperaturas y confinarlo mientras se produce la reacción de fusión.
Aunque el foco de investigación se centra en la reacción DT (deuterio-tritio), a largo plazo se pretende obtener la reacción DD (deuterio-deuterio), pero requeriría temperaturas todavía más altas.
Se investiga la fusión desde dos enfoques principales: el confinamiento magnético y el inercial. En el confinamiento magnético (MFC), cientos de metros cúbicos de plasma DT están confinados por un campo magnético a muy baja presión y se calientan hasta la temperatura de fusión.
Como no existen materiales que soporten tan altas temperaturas, un gran campo magnético (un electroimán enorme) mantiene el plasma «flotando» dentro del reactor sin tocar sus paredes.
La forma más efectiva de contener el campo magnético es con un reactor en forma toroidal, que lo entenderás mejor si te digo que es como un donut hueco. El nombre que se le da a este tipo de reactor es tokamak: cámara toroidal con bobinas magnéticas.
También se investiga con otros dispositivos de confinamiento magnético llamados stellarator, mucho más complejos que los tokamak y por lo tanto menos prácticos.
En la fusión por confinamiento inercial, unos rayos láser o iónicos se enfocan con precisión sobre una pastilla de combustible DT de pocos milímetros de diámetro, calentando la capa externa del material, que explota, generando una gran compresión y un enorme calentamiento.
La energía liberada calienta el combustible generando fusión. El tiempo requerido para que ocurran estas reacciones está limitado por la inercia del combustible (de ahí su nombre), pero es inferior a un microsegundo.
EL REACTOR EXPERIMENTAL ITER
Una broma habitual cuando se habla de fusión en los entornos científicos e ingenieriles desde la década de 1970, es que siempre estamos a 40 años de alcanzar la fusión nuclear comercial pero hace 40 años no se estaba construyendo el ITER.
Una broma habitual cuando se habla de fusión en los entornos científicos e ingenieriles desde la década de 1970, es que siempre estamos a 40 años de alcanzar la fusión nuclear comercial pero hace 40 años no se estaba construyendo el ITER.
En 1985, la Unión Soviética propuso construir un tokamak a Europa, Japón y EEUU. La colaboración se estableció con el amparo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). Entre 1988 y 1990 comenzaron se empezó a diseñar un Reactor Termonuclear Experimental Internacional.
Canadá y Kazajstán también se unieron. En 1996 se aprobó el primer diseño y Estados Unidos decidió retirarse del proyecto, afectando enormemente al presupuesto. En 2003, Estados Unidos volvió al proyecto y China también anunció que se uniría.
Después de un gran debate, en el que incluso España tuvo opción de presentar su candidatura (cerca de la central nuclear de Vandellós 2, en Tarragona), se decidió en 2005 construir el ITER en Cadarache, en el sur de Francia.
India se convirtió en el séptimo miembro del consorcio ITER a fines de 2005, y en noviembre de 2006, los siete miembros (China, India, Japón, Rusia, Corea del Sur, Estados Unidos y la Unión Europea) firmaron el acuerdo de construcción del ITER, que comenzó a construirse en 2013.
El primer objetivo es obtener el primer plasma en 2025. El tokamak del ITER tendrá 19 metros de ancho y 11 de altura, y pesará más de 5.000 toneladas. Se pretende genear una potencia térmica de plasma de 500 MW con menos de 50 MW de calentamiento y no se generará electricidad.
Se espera que una central eléctrica de demostración de 2 GW (el doble de una central nuclear convencional), conocida como DEMO (DEMOstración de generación de potencia), sea el paso intermedio entre el ITER y los primeros reactores comerciales de fusión nuclear.
Estaba previsto que el diseño conceptual de Demo se completara en 2017, con la construcción comenzando alrededor de 2024 y la primera fase de operación comenzando desde 2033. Desde entonces se ha retrasado, y la construcción está planeada para después de 2040.
Finalmente, recomiendo una visita virtual al reactor experimental de fusión ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) static.iter.org/com/360/ vía @iterorg
FE DE ERRATAS
Donde dice «Este litio se transforma en litio y se utiliza para alimentar al reactor.» debe decir «Este litio se transforma en TRITIO y se utiliza para alimentar al reactor.»
Donde dice «Este litio se transforma en litio y se utiliza para alimentar al reactor.» debe decir «Este litio se transforma en TRITIO y se utiliza para alimentar al reactor.»
FE DE ERRATAS
Donde dice «La fisión prácticamente no producirá residuos radiactivos» debe decir «La FUSIÓN prácticamente no producirá residuos radiactivos».
Donde dice «La fisión prácticamente no producirá residuos radiactivos» debe decir «La FUSIÓN prácticamente no producirá residuos radiactivos».
