Proyecto iter

ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO
MAQUINAS ENERGETICAS
NOMBRE: Víctor Andrés Salguero Parra
CURSO: Sexto “A” Mecatrónica
FECHA: 15 de enero de 2010
ITER: un ambicioso proyecto de investigación

Figura 1.- Corte esquemático del Sol, en función del radio (normalizado a la unidad.) Se muestra la variación de la densidad (dichte), la presión (druck) y la temperatura. En el centro se encuentra elnúcleo solar, donde las temperaturas son tan altas, próximas o por encima de 10 millones de Kelvin (»1 keV en escala energética), que las reacciones de fusión se hacen lo suficientemente intensas para mantener su enorme potencia, cercana a los 4×1026 W.
La Fusión como fuente de Energía.
La Fusión Nuclear es una reacción exoenergética de dos núcleos atómicos. La energía de la reacción proviene deldefecto de masa entre los núcleos reaccionantes y los núcleos y partículas resultantes de la reacción. La conversión de energía viene directamente definida por la famosa ecuación de Einstein E = m×c2. Para que una reacción de Fusión pueda tener lugar entre dos núcleos atómicos, éstos se deben acercar lo suficiente. Esto supone vencer la fuerza de repulsión coulombiana entre los dos núcleos, que como esconocido, se escala como la inversa de la distancia entre las cargas al cuadrado. Debido a las distancias microscópicas que se necesitan para que la reacción nuclear tenga lugar, las fuerzas de acercamiento de los núcleos deben ser enormes.
Para hacerse una idea de la magnitud de las fuerzas involucradas a la fusión, basta con alzar la vista en un día soleado. El Sol es el reactor de Fusión quenos pone como ejemplo el Universo. Debido a su gran masa (principalmente Hidrógeno), se producen unas fuerzas gravitatorias enormes, lo que produce una elevada densidad, presión y temperatura en su interior. La temperatura es lo suficientemente elevada como para que los electrones queden liberados de las fuerzas que los unen a los núcleos positivos por fuerzas coulombianas. Este estado de lamateria es lo que se denomina plasma. Las altas densidades hacen que los núcleos se encuentren lo suficientemente cercanos, y junto con la elevada energía cinética, que permite que en los choques parte de la energía se emplee en vencer la repulsión coulombiana, hace que las reacciones de Fusión sean posibles. En el caso del Sol, la reacción de Fusión más común es la siguiente:

4×H1 + 2×e- —> He4 +2 neutrinos + 6 fotones + 26 MeV
Para poder utilizar la Fusión nuclear como fuente energética, en primer lugar se deben elegir otros núcleos reaccionantes, pues el ciclo de los protones es muy lento. En el caso de utilizar isótopos de hidrógeno como núcleos a fusionar (el Deuterio y el Tritio), la probabilidad de la reacción aumenta considerablemente. La reacción que se utiliza para conseguirenergía de la fusión es por lo tanto:
H2 (D)+ H3(T) —> He4 + n + 18 MeV

 
 
 
 
 

Figura 2.- Representación esquemática de una reacción Deuterio-Tritio.
Las condiciones de  temperatura y densidad necesarias para alcanzar la fusión con este tipo de combustible son menores que las necesarias en el Sol. Cada reacción nuclear da lugar a 17,6 MeV de energía, lo que supone una energía específicade 8.6×105 MJ/g. Esta energía específica es la más alta conocida, tanto en energía nuclear como en energía química. La facilidad de obtener el combustible (tanto el deuterio, de forma natural, como el tritio, como resultado de la captura del neutrón de fusión por núcleos de Litio), y las reservas amplísimas de estos materiales, hacen de la fusión nuclear una solución a los problemas energéticos dela humanidad en el futuro. “Sólo” queda conseguirlo.
El problema de la fusión es el mantener un plasma confinado el suficiente tiempo y a las condiciones necesarias de temperatura y densidad como para que se lleve a cabo la fusión la la mayor parte de combustible posible. Uno de los principales problemas a la hora de trabajar con plasmas es su capacidad de expansión. Por su propia naturaleza,...