Deuterio y tritio: el combustible para la fusión nuclear

Tritio

Liberación de energía de fusión Las reacciones de fusión nuclear liberan una gran cantidad de energía. Parece que para la generación de energía, la reacción de deuterio-tritio es la más práctica, pero proporciona la mayor parte de la energía al neutrón liberado. Esto es problemático porque es más difícil extraer la energía de los neutrones que de las partículas cargadas. La fusión deuterio-deuterio divide su energía de salida entre neutrones y protones. La fracción de protones interactúa por la fuerza electromagnética con el medio y convierte su energía cinética en energía térmica muy rápidamente.

Resulta práctico examinar las energías cinéticas de los productos de la fusión nuclear en el marco de referencia del centro de masa. Esto equivale a despreciar las energías cinéticas de las partículas que reaccionan antes de la fusión, lo que se justifica por el hecho de que esas energías suelen estar en el rango 1-10 keV, y el rendimiento de la fusión está en el rango MeV. En el marco CM las energías de los constituyentes a y b en términos de la liberación de energía de fusión Q son:

Fusión nuclear a chorro

La fusión deuterio-tritio (a veces abreviada D+T) es un tipo de fusión nuclear en la que un núcleo de deuterio se fusiona con un núcleo de tritio, dando lugar a un núcleo de helio, un neutrón libre y 17,6 MeV de energía. Es el tipo de fusión más eficaz para los dispositivos de fusión.

El tritio, uno de los reactantes necesarios para este tipo de fusión, es radiactivo. En los reactores de fusión, se coloca una “manta reproductora” hecha de litio en las paredes del reactor, ya que el litio, cuando se expone a neutrones energéticos, producirá tritio. Esto funciona porque ambos son isótopos del hidrógeno, el elemento más abundante en el universo.

En la fusión de deuterio-tritio, un núcleo de deuterio se fusiona con un núcleo de tritio, dando lugar a un núcleo de helio, un neutrón libre y 17,6 MeV, que se derivan de aproximadamente 0,02 UMA.[1] La cantidad de energía obtenida se describe mediante la relación masa-energía:

Sin embargo, el tritio es un isótopo radiactivo difícil de obtener de forma natural. Sin embargo, el tritio es un isótopo radiactivo difícil de obtener de forma natural, lo que puede evitarse exponiendo el litio, más fácil de obtener, a neutrones energéticos, que producen núcleos de tritio[1][2] Además, la propia reacción de deuterio-tritio emite un neutrón libre que puede utilizarse para bombardear el litio[3]. [3] En las paredes de los reactores de fusión se suele colocar una “manta de reproducción”, que consiste en litio, para que los neutrones libres creados durante la fusión de deuterio-tritio reaccionen con él y produzcan más tritio [4] [5] Este proceso se denomina reproducción de tritio.

Reactor de fusión

La fusión deuterio-tritio (a veces abreviada D+T) es un tipo de fusión nuclear en la que un núcleo de deuterio se fusiona con un núcleo de tritio, dando lugar a un núcleo de helio, un neutrón libre y 17,6 MeV de energía. Es el tipo de fusión más eficaz para los dispositivos de fusión.

El tritio, uno de los reactantes necesarios para este tipo de fusión, es radiactivo. En los reactores de fusión, se coloca una “manta reproductora” hecha de litio en las paredes del reactor, ya que el litio, cuando se expone a neutrones energéticos, producirá tritio. Esto funciona porque ambos son isótopos del hidrógeno, el elemento más abundante en el universo.

En la fusión de deuterio-tritio, un núcleo de deuterio se fusiona con un núcleo de tritio, dando lugar a un núcleo de helio, un neutrón libre y 17,6 MeV, que se derivan de aproximadamente 0,02 UMA.[1] La cantidad de energía obtenida se describe mediante la relación masa-energía:

Sin embargo, el tritio es un isótopo radiactivo difícil de obtener de forma natural. Sin embargo, el tritio es un isótopo radiactivo difícil de obtener de forma natural, lo que puede evitarse exponiendo el litio, más fácil de obtener, a neutrones energéticos, que producen núcleos de tritio[1][2] Además, la propia reacción de deuterio-tritio emite un neutrón libre que puede utilizarse para bombardear el litio[3]. [3] En las paredes de los reactores de fusión se suele colocar una “manta de reproducción”, que consiste en litio, para que los neutrones libres creados durante la fusión de deuterio-tritio reaccionen con él y produzcan más tritio [4] [5] Este proceso se denomina reproducción de tritio.

Ventajas de la fusión nuclear

“Se trata de un logro histórico para los investigadores y el personal de la National Ignition Facility, que han dedicado sus carreras a hacer realidad la ignición por fusión, y este hito sin duda impulsará aún más descubrimientos”, declaró la Secretaria de Energía de EE.UU., Jennifer M. Granholm.

Durante décadas, los científicos han bombeado más energía a los reactores de fusión experimentales que la nueva energía total creada en el proceso. Este contratiempo ha hecho de la fisión nuclear -y no de la fusión- la preferencia por defecto en la búsqueda de una energía ilimitada y sin emisiones de carbono, a pesar de sus riesgos para la salud y la seguridad.

Si trabajas en energía atómica, probablemente hayas oído el chiste: Generar electricidad a partir de la fusión nuclear siempre está a sólo 30 años vista. Pero a pesar de su complejidad, los científicos que trabajan en esta tecnología afirman que merece la pena.

Y es que la reacción de fusión nuclear tiene un potencial energético superior al de todas las demás fuentes de energía que conocemos. Puede liberar casi 4 millones de veces más energía que reacciones químicas como la combustión de carbón, petróleo o gas, y cuatro veces más que la fisión nuclear, el proceso utilizado actualmente en todas las centrales nucleares del mundo.