El término fusión nuclear es poco difícil de comprender porque generalmente se explica en términos confusos o muy técnicos, pero en este artículo te mostramos de la forma más sencilla posible de qué se trata.
Algunos términos básicos
Para entender mejor todo lo que a continuación te mostramos debes saber que el átomo es la mínima porción de una sustancia capaz de combinarse químicamente. Se le considera la partícula elemental, el bloque de construcción del universo material.
En el año 1932 se descubrió que el núcleo del átomo se componía de protones y neutrones. Los protones tienen la carga positiva del átomo, que es exactamente igual en tamaño, pero de la clase contraria a la carga negativa del electrón. Por su parte, el neutrón, que solo es un poco más macizo que el protón, no tiene carga alguna.
Qué es la fusión nuclear
Junto con la fisión, la fusión es una de las formas de obtener la energía almacenada en el núcleo del átomo.
En el proceso de fusión, dos núcleos ligeros se unen o fusionan para formar un solo núcleo más pesado.
Mientras esto ocurre se pierde masa y tal como descubrió el científico Albert Einstein y se ha comprobado en diversos estudios, el defecto de masa se convierte en energía calorífica.
Por ejemplo, el núcleo del deuterio, formado por por la combinación de un neutrón con un protón, tiene uma masa inferior a la suma de las masas separadas de cada uno de los componentes.
La reacción de fusión más básica y también la más comocida es cuando se une un núcleo de deuterio y uno de tritio para formar un núcleo de helio, el cual es más pesado.
En este caso se libera una energía de 17,6 millones de electronvoltios (MeV) , pero la cantidad varía de acuerdo a los núcleos que se fusionen en un momento determinado.
Para que la reacción de fusión se produzca es necesaria una gran cantidad de energía que permita que dos núcleos ligeros cargados positivamente puedan vencer la fuerza de repulsión que existe entre ellos.
Debido a las altas temperaturas que se alcanzan en este proceso, los átomos se desprenden de los electrones y la materia pasa a un estado especial, conocido como plasma, que no es más que una especie de gas compuesto de electrones e iones.
Por cierto, la fusión, se produce de forma natural en las estrellas, incluyendo al sol, siendo esa la razón por la que brillan y emiten partículas.
Diferencia con la fisión nuclear
La principal diferencia entre ambos procesos es que en la fusión se une dos núcleos ligeros (deuterio y tritio, por ejemplo) para formar uno más pesado (helio), mientras que en la fisión un núcleo pesado se descompone en núcleos más pequeños.
Cómo obtener reacciones de fusión nuclear
Esto se logra por lo menos de dos formas: el confinamiento magnético y el inercial, a continuación los describimos a ambos.
Fusión en confinamiento magnético
Básicamente se trata de comprimir el plasma por medio de fortalecer rápidamente el campo magnético, como consecuencia se aumenta la densidad del plasma y se calienta.
Entonces, si al campo magnético se le ha dado la configuración apropiada y éste puede mantener al plasma junto por suficiente tiempo, se produce la fusión.
Fusión por confinamiento inercial
En este proceso se enfocan simétricamente varios haces de láser desde toda dirección de modo que se crucen en un punto común.
A través del punto de convergencia se deja caer un globo de vidrio o pastilla de tamaño microscópico que contiene una mezcla de deuterio y tritio.
Cuando éste está en la posición exacta, se disparan los haces de láser. Todos chocan contra la esfera de forma simultánea, y calientan la pastilla con una energía de millones de kilovatios durante una fracción de una mil millonésima de segundo.
El calor súbito evapora la pastilla, y al estallar la cubierta de cristal exterior, empuja el gas hacia adentro, en un estallido interno.
Esto hace que el combustible alcance instantáneamente una temperatura que se calcula en 10 millones de grados, y comprime el gas hasta darle una densidad 200 veces mayor que la normal.
Aunque la temperatura es considerablemente inferior a la temperatura de ignición, es lo suficientemente alta como para ocasionar alguna fusión.
Ventajas de la fusión nuclear
En el proceso de fusión no se generan residuos contaminantes ni peligrosos, de hecho, su producto, el helio, es un gas inerte y no radiactivo, que no conlleva ningún riesgo para el planeta.
Asimismo, estamos ante un proceso seguro en el que es muy poco probable que se produzca una explosión o un desastre nuclear, como si puede ocurrir con la fisión
Además, los núcleos ligeros como el deuterio y el tritio abundan en el planeta, por lo que estaríamos frente a una energía inagotable.
Desventajas de la fusión nuclear
La reacción entre el deuterio y el tritio tiene la temperatura de ignición más baja, razón por la cual es la que más se usa en los reactores nucleares.
No obstante, esto no quiere decir que las otras combinaciones sean inofensivas, pues algunas de ellas envuelven el tritio, el isótopo radiactivo del hidrógeno.
Estas reacciones también producen neutrones, que, escapando, penetran en los materiales circundantes y los hacen radiactivos.
Otro punto que a menudo se pasa por alto es el hecho de que el tritio mismo es radiactivo aunque no lo es tanto como el yodo y el estroncio.
Sin embargo, en una central de fusión se necesita una concentración muy alta de tritio, y de producirse un escape accidental, se combinaría rápidamente en forma de agua y se diseminaría por todo el mundo.
Otra desventaja relacionada con este proceso radica en el efecto que tienen los electrones sobre el material del reactor nuclear, al cual debilitan acortando así su vida útil. Cuando estas piezas se dañan es necesario su reemplazo pero esto es muy costoso y difícil de realizar.