La fusión nuclear: la esperanza para nuestro futuro energético

La fusión nuclear es esencialmente lo contrario de la fisión nuclear. En la fisión, un núcleo pesado se divide en núcleos más pequeños. Con la fusión, los núcleos más ligeros se fusionan en un núcleo más pesado.

El proceso de fusión es la reacción que los poderes del sol. En el sol, en una serie de reacciones nucleares, cuatro isótopos de hidrógeno-1 se funden en un helio-4 con el lanzamiento de una enorme cantidad de energía.

Aquí en la tierra, se utilizan otros dos isótopos del hidrógeno: H-2, llamada deuterio, y H-3, llamado tritio. El deuterio es un isótopo del hidrógeno menor, pero aún así es relativamente abundante. El tritio no se produce de forma natural, pero puede ser fácilmente producido mediante el bombardeo de deuterio con un neutrón.

La reacción de fusión se muestra en la siguiente ecuación:

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La primera demostración de la fusión nuclear - la bomba de hidrógeno - se llevó a cabo por los militares. Una bomba de hidrógeno es aproximadamente 1.000 veces más potente que la bomba atómica ordinaria.

Los isótopos de hidrógeno necesario para la reacción de fusión bomba de hidrógeno se colocaron alrededor de una bomba de fisión ordinaria. La explosión de la bomba de fisión libera la energía necesaria para proporcionar la energía de activación (la energía necesaria para iniciar, o iniciar, la reacción) para el proceso de fusión.

Problemas de control con la fusión nuclear


El objetivo de los científicos durante los últimos 50 años ha sido la liberación controlada de energía de una reacción de fusión. Si la energía de una reacción de fusión puede ser liberado lentamente, se puede utilizar para producir electricidad. Además, proporcionará una fuente ilimitada de energía que no tiene desperdicios para hacer frente a los contaminantes o de dañar el ambiente - simplemente el helio no contaminantes.

Pero el logro de este objetivo requiere la superación de tres problemas:

  • La temperatura

  • Hora

  • Contención

La temperatura

El proceso de fusión requiere una energía extremadamente alta activación. El calor se utiliza para proporcionar la energía, pero se necesita un mucho de calor para iniciar la reacción. Los científicos estiman que la muestra de isótopos de hidrógeno debe ser calentado a aproximadamente 40 millones K.

K representa la escala de temperatura Kelvin. Para conseguir la temperatura Kelvin, se agrega 273 a la temperatura Celsius.


Ahora 40.000.000 K es más caliente que el sol! A esta temperatura, los electrones tienen mucho tiempo que dejó el edificio- todo lo que queda es una carga positiva plasma, núcleos desnudos calienta a una temperatura tremendamente alto. Actualmente, los científicos están tratando de calentar las muestras a esta alta temperatura a través de dos maneras - campos magnéticos y rayos láser. Ninguno de los dos todavía ha alcanzado la temperatura necesaria.

Hora

El tiempo es el segundo científicos problema debe superar para lograr la liberación controlada de energía a partir de reacciones de fusión. Los núcleos cargados deben mantenerse juntos lo suficientemente cerca y lo suficientemente largo para la reacción de fusión para empezar. Los científicos estiman que el plasma debe ser celebrado juntos en 40.000.000 K durante aproximadamente un segundo.

Contención

La contención es el principal problema que enfrenta la investigación en fusión. A 40000000 K, todo es un gas. Los mejores cerámicas desarrolladas para el programa espacial se vaporizan cuando se expone a esta temperatura.

Debido a que el plasma tiene una carga, los campos magnéticos pueden ser utilizados para contenerla - como una botella magnética. Pero si las fugas de botellas, la reacción no se llevará a cabo. Y los científicos aún tienen que crear un campo magnético que no permitirá que el plasma se filtre.

El uso del láser para zap la mezcla de isótopos de hidrógeno y proporcionar la energía necesaria no pasa por el problema de contención. Pero los científicos no han descubierto la manera de proteger los láseres a sí mismos de la reacción de fusión.

¿Qué depara el futuro para la fusión nuclear

La ciencia sólo puede ser un par de años lejos de mostrar que la fusión puede trabajar: Esta es la punto de equilibrio, donde obtenemos más energía que ponemos en. A continuación, será un número de años antes de desarrollar un reactor de fusión funcionamiento. Pero los científicos son optimistas de que se alcanzará la energía de fusión controlada. Las recompensas son grandes - una fuente ilimitada de energía no contaminante.

Un subproducto interesante de investigación de la fusión es la antorcha de fusión concepto. Con esta idea, el plasma de fusión, que debe ser enfriado con el fin de producir vapor, se utiliza para incinerar basura y residuos sólidos. A continuación, los átomos individuales y pequeñas moléculas que se producen se recogen y se utilizan como materias primas para la industria. Parece una forma ideal para cerrar el bucle entre los residuos y materias primas. El tiempo dirá si este concepto con el tiempo se hacen en la práctica.




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