07-Fusión nuclear

La fusión nuclear es un recurso en fase de desarrollo que consiste en unir núcleos de elementos ligeros. Los elementos de partida son dos isótopos del hidrógeno, llamados deuterio (12H) y tritio (13H), para formar helio (24He). En la reacción hay una ligera pérdida de masa, y por cada gramo de deuterio consumido se generan 6,16·1016 J de energía. Además de la radiación α (núcleos de helio) inherente al proceso, también se emiten neutrones.

Para vencer la repulsión entre los núcleos, se calientan los átomos hasta unos 50 millones de grados centígrados mediante rayos láser (o una bomba atómica de fisión en las armas termonucleares). A esta temperatura se liberan los electrones y el gas recibe el nombre de plasma.

La fusión nuclear se produce constantemente en las estrellas, pero en nuestro planeta el proceso se complica porque el material de fusión se debe mantener a estas temperaturas sin contacto físico con el recipiente que lo contenga, y ésto se hace por dos posibles métodos:

• por confinamiento inercial, se consigue comprimiendo una pastilla de hidrógeno mediante láseres de gran potencia.

• por confinamiento magnético: puesto que el plasma está formado por partículas cargadas, éstas están obligadas a moverse describiendo hélices a lo largo de las líneas magnéticas en los reactores formados por enormes bobinas magnéticas toroidales (en forma de donut).

Para la misma cantidad de combustible, en las reacciones de fusión se libera más energía que en las reacciones de fisión, pero hasta ahora los reactores experimentales, entre los cuales se haya el proyecto internacional ITER y los antiguos Tokamak soviéticos, sólo mantienen la fusión durante muy poco tiempo (microsegundos). Ahora bien, como la densidad es muy alta, se producen muchas reacciones. De todas formas, la energía requerida actualmente para obtener los combustibles e iniciar el proceso es superior a la energía que se extrae.

El deuterio está presente en las moléculas de H2O en pequeñas proporciones, pero la omnipresencia del agua proporciona cantidades inmensas del isótopo. Por su parte, el tritio se obtiene artificialmente a partir del litio, que es frecuente en la Naturaleza.

Para saber más:

Laboratorio Nacional de Fusión (vídeos)

Project ITER

Interactive Plasma Physics Education Experience: Virtual Tokamak

Monográfico sobre fusión nuclear