En la revista del mes anterior tratamos sobre la fisión nuclear que hace referencia a la división del núcleo de un átomo. La palabra fusión significa “reunión, combinación” y el proceso de fusión nuclear se refiere a la combinación de núcleos de átomos ligeros para formar núcleos más pesados. Por ejemplo: en la bomba de hidrógeno (bomba H), núcleos de átomos de hidrógeno se fusionan para dar origen a núcleos de helio (elemento más pesado que el hidrógeno).
El proceso de fusión nuclear ocurre con la utilización de altas temperaturas, es un proceso de REACCIÓN TERMONUCLEAR. La energía solar es un proceso de fusión, mediante el cual enormes cantidades de hidrógeno se convierten en helio, esto ya lo vimos en el artículo “El sol y la luna” de la revista de enero de este año.
Veamos el proceso de fusión termonuclear que se produce en una bomba H, se dice termonuclear porque la fusión de los núcleos de los átomos se lo realiza con elevadas temperaturas.
Para la elaboración de una bomba H se utiliza Deuterio y Tritio que son dos isótopos pesados de hidrógeno. Cuando determinado átomo tiene diferentes números de masa, cada variedad recibe el nombre de Isótopo. Recordemos que el número de masa de un átomo está determinado por el número total de protones y neutrones que se encuentran en el núcleo. Son ejemplos de isótopos de Uranio: el U-235, el U-238 o el U-239, del Hidrógeno: el deuterio (H-2) y el tritio (H-3).
En una bomba H se utiliza una carga de Uranio-235 en el que se colocan cilindros de TNT, los cuales al estallar provocan la fisión del U-235, los neutrones liberados bombardean el cilindro de litio y deuterio, de esta manera el litio se convierte en tritio y se mezcla con el deuterio a temperaturas muy elevadas, provocándose así la fusión de estos dos elementos, originando el helio-4. Como podemos ver, la fusión se genera a partir de la fisión no controlada del U-235, provocada por la explosión con TNT de su núcleo.
De cada fusión del deuterio y tritio, se produce una explosión y se libera un neutrón, al ser varias fusiones se liberarán varios neutrones que bombardean al Uranio-238, para producir una fisión no controlada que genera una gran energía destructiva.
El futuro de la energía nuclear es la fusión nuclear porque resulta ser una fuente inagotable, ya que utiliza el agua, un recurso abundante, barato y limpio. En la fusión se requiere que los átomos tengan núcleos con una mínima fuerza de repulsión, lo que se logra con átomos ligeros, recordemos que el hidrógeno tiene un protón en el núcleo y un electrón girando a su alrededor, el hidrógeno no tiene protones, para el caso del deuterio se tiene un neutrón y el del tritio dos neutrones.
En el sol, para vencer la repulsión electrostática entre dos núcleos igualmente cargados (recordemos que cargas iguales se repelen), es el calor de millones de grados el que al ser aplicado en estos átomos convierte en helio al hidrógeno. El problema de la fisión es que no se puede encontrar un reactor que aguante esta temperatura, como para poder generar energía. Edward Teller quién inventó la bomba de fusión o bomba H, logró altísimas temperaturas con la explosión de fisión del U-235 que es el comienzo de la bomba H. En un proceso de fusión nuclear cada gramo de Hidrogeno produce cerca de 173.000 Kilovatios/hora.
El 14 de febrero de 2008, la empresa General Fusión, ha desarrollado un modelo de reactor que piensan que podrán tenerlo operativo en cinco años y que permitirá producir energía de fusión de forma barata y segura. La tecnología desarrollada por esta empresa se conoce como MTF (Magnetic Target Fusion), cuyo funcionamiento es muy similar a la bomba H, con la diferencia que en estas la fusión se activa con una pequeña bomba atómica de Uranio, en cambio en el reactor MTF, el plasma se comprime mediante ondas de choque generadas con sonido (sonofusión o fusión nuclear por sonido). En el reactor MTF primero se utiliza una mezcla de deuterio y litio como combustible que se vaporiza para generar plasma, el cual se comprime mediante campos magnéticos y finalmente se lo somete a una onda de choque acústica para lograr la reacción nuclear. El plasma es un nuevo estado de la materia en el que se da un absoluto desorden de iones y electrones.
Fuente:
Revista Varitek Universal, Año 2 – Número 10, 15 de octubre del 2009.