Reactor de fusión nuclear. Funcionamiento del reactor de fusión nuclear

Las reacciones de fusión nuclear son aquellas que tienen lugar dentro de estrellas, como la nuestra. sol, en el que dos núcleos atómicos más pequeños se unen para dar lugar a un núcleo más grande y atómico. estable. A continuación tenemos un mecanismo para este tipo de reacción que ocurre en el Sol, entre hidrógenos, dando lugar al helio:

Posible reacción de fusión de hidrógeno que tiene lugar en el Sol

Pero el aspecto más importante de este tipo de reacción nuclear es la cantidad de energía liberada. Para hacerse una idea, la fusión de solo 2. 10^-9% de deuterio (hidrógeno con un neutrón y un protón en el núcleo)¡Proporcionaría una cantidad de energía suficiente para sostener la demanda de energía del mundo entero durante un año!

Por eso, el sueño de muchos científicos es poder aprovechar la energía liberada en las reacciones de fusión. Los reactores que se utilizan actualmente en las centrales nucleares son los de fisión nuclear, que es el proceso antifusión y que produce una menor cantidad de energía.

La fusión incontrolada ya se ha utilizado en bomba de hidrogeno o termonuclear, en el año 1952, lanzado por Estados Unidos en un atolón del Pacífico. Esta bomba fue apodada "Mike" y tenía 700 veces el poder de la bomba de Hiroshima.

Además de la gran cantidad de energía liberada, otros beneficios de utilizar la fusión nuclear para generar energía son que los materiales usados ​​en estas reacciones se pueden obtener fácilmente., porque el deuterio se encuentra en las moléculas de agua, el tritio (isótopo de hidrógeno que tiene un protón y dos neutrones en el núcleo) se pueden obtener a partir del litio, y el litio es un metal natural.

Otro factor es que, a diferencia de la fisión nuclear, los productos de fusión no son radiactivos y, por tanto, se consideran un tipo de energía "limpia" que no provoca cambios en el medio ambiente.

Pero para que se utilice para generar energía, debe ser una reacción controlada y para eso aún quedan algunas obstáculos:

• Para que la fusión sea efectiva, se necesitan altas temperaturas, como en el Sol, que tiene regiones con temperaturas del orden de 100 millones de grados Celsius. Esta gran cantidad de energía es necesaria para vencer la fuerza de repulsión que surge de las cargas positivas de los núcleos que se unirán.

  No pares ahora... Hay más después de la publicidad;)

Actualmente, esto se logra mediante la energía liberada en la reacción de fisión controlada de una bomba atómica, que sirve como desencadenante de la reacción de fusión nuclear.

• Otro problema que surge es: ¿cómo trabajar de forma controlada con materiales a miles de grados centígrados? ¿Qué materiales podrían usarse para construir el reactor que resistiría temperaturas tan altas?

• También existe la necesidad de un flujo rápido de energía liberada en la reacción de fusión.

La investigación en esta área ha llevado a un tipo de reactor llamado Tokamak, que se utiliza hoy solo para la investigación. El más famoso es el de Princeton, Estados Unidos, que funciona a una temperatura de 100 millones de grados centígrados. A continuación se muestra el Tokamak COMPASS en el IPP presentado en Praga, República Checa, durante la Semana de Ciencia y Tecnología organizado por la Academia de Ciencias de la República Checa el 2 de noviembre, 2012:

Tokamak COMPASS en IPP presentado en Praga^[2]

En estos reactores se produce un campo magnético extremadamente fuerte. Los gases de deuterio y tritio se inyectan y se calientan a miles de grados Celsius para reaccionar. Dado que existe el paso de la corriente eléctrica y la generación de fuertes campos magnéticos, se forma un plasma, que se encuentra en un tubo dentro del reactor, sin entrar en contacto con sus paredes.

El sello anterior, impreso en la URSS, muestra un dispositivo de fusión termonuclear tokamak alrededor de 1987^[3]

Sin embargo, hasta la fecha, todavía no se ha descubierto un medio para obtener energía útil de un reactor de este tipo. la energía gastada para activar el campo magnético donde está confinado el plasma es aún mayor que la energía obtenida de la fusión dentro del reactor.

_{* Créditos de imagen:}

_{[1] Autor: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Hora de Nataliya/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com}

Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química

¿Le gustaría hacer referencia a este texto en una escuela o trabajo académico? Vea:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Reactor de fusión nuclear"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Consultado el 27 de junio de 2021.