Fusión Nuclear

Marco teórico

La fusión nuclear, por sus reservas prácticamente inagotables de combustible, ofrece una gran potencialidad como una fuente de energía alternativa en el siglo XXI (1). La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidadde energía. Un ejemplo claro lo vemos a diario en la energía solar que tiene su origen en la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética. Las investigaciones en física de plasmas permiten reproducir en la Tierra las condiciones que requieren la fusión termonuclear controlada.
Losplasmas, conjunto de partículas con carga eléctrica que se mueven libremente, existen en circunstancias muy distintas y abarcan un rango muy amplio de temperaturas y densidades. La física del plasma es la base de nuestro conocimiento del Sol y las estrellas, de los espacios interestelares, las galaxias, las auroras boreales, los relámpagos así como las reacciones de fusión termonuclear controlada. A lasaltas temperaturas del Sol, cada segundo se funden unas 675 millones de toneladas de hidrógeno y forman 653 millones de toneladas de helio. Los 4 millones de toneladas “faltantes” en la masa se desprenden en forma de energía radiante. Esas reacciones son, literalmente, de combustión nuclear. Es interesante el hecho de que la mayor parte de la energía producida en la fusión nuclear esté en laenergía cinética de los fragmentos, principalmente de neutrones. Cuando los neutrones son detenidos y capturados, la energía de fusión se convierte en calor. En las reacciones de fusión del futuro, parte de ese calor será transformado en electricidad. La fusión termonuclear es análoga a la combustión química ordinaria. En la combustión química y en la combustión nuclear una alta temperatura inicia lareacción; la liberación de la energía de reacción mantiene una temperatura suficientemente alta como para que el fuego se propague. El resultado neto de la reacción química es una combinación de átomos para formar moléculas enlazadas más fuertemente. En las reacciones nucleares, el resultado neto son núcleo enlazados más fuertemente. En ambos casos la masa disminuye cuando se emite la energía. Ladiferencia entre la combustión química y la combustión nuclear es más que nada cuestión de escala (4).
No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de lo productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir es la del deuterio (un protón más un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dosprotones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV (2).
El Deuterio es un isótopo estable del hidrógeno formado por un protón y un neutrón. Su abundancia en el agua es de un átomo por cada 6,500 átomos de Hidrógeno, lo que significa que con el contenido de deuterio existente en el agua del mar (34 gramos por metro cúbico), es posible obtener una energía inagotable mediante la fusión nuclear,y cuyo contenido energético es tal que con la cantidad de deuterio existente en cada litro de agua de mar, la energía obtenida por la fusión nuclear de estos átomos de deuterio equivale a 250 litros de gasolina súper.
El otro elemento empleado en la fusión nuclear es el Tritio, es el isótopo inestable o radiactivo del átomo de hidrógeno. Está compuesto por un protón y dos neutrones y sedesintegra por emisión beta con relativa rapidez, y aunque es escaso en la naturaleza, puede ser generado por reacciones de captura neutrónica con los isótopos del Litio, material abundante en la corteza terrestre y en el agua de mar (3). Estos isótopos son tan especiales, que son el único grupo de isótopos que posee símbolos especiales, y estos son D en el cado del deuterio y T para el isótopo tritio....