FUSION

Reactor Nuclear

fusión nuclear es el proceso mediante el cual dos núcleos atómicos se unen para formar uno de mayor peso atómico. No debe confundirse con el accidente de las centrales nucleares denominado "fusión del núcleo", que hace referencia a que la parte más "interna" (núcleo) del reactor nuclear se funde (se derrite) como resultado del cese de su adecuado control y refrigeración.
El nuevo núcleo tiene una masa inferior a la suma de las masas de los dos núcleos que se han fusionado para formarlo. Esta diferencia de masa es liberada en forma de energía. La energía que se libera varía en función de los núcleos que se unen y del producto de la reacción.

Las necesidades mínimas para producir la fusión se llaman Criterios de Lawson, y son criterios de densidad iónica y tiempo mínimo de confinamiento necesario.
La reacción de fusión más sencilla (esto es, la que requiere menos energía) es la del deuterio y el tritio formando helio.
La fusión nuclear es el proceso que se produce en las estrellas y que hace que brillen. También es uno de los procesos de la bomba de hidrógeno. Al contrario que la fisión nuclear, no se ha logrado utilizar la fusión nuclear como medio rentable (o sea, la energía aplicada al proceso es mayor que la obtenida por la fusión) de obtener energía, aunque hay numerosas investigaciones en esa dirección.

Se llama energía nuclear a aquella que se obtiene al aprovechar las reacciones nucleares espontáneas o provocadas por el hombre. Estas reacciones se dan en algunos isótopos de ciertos elementos químicos, siendo el más conocido de este tipo de energía la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares. Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio, el plutonio, el estroncio o el polonio.
Los dos sistemas con los que puede obtenerse energía nuclear de forma masiva son la fisión nuclear y la fusión nuclear. La energía nuclear puede transformarse de forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía térmica. La energía que se libera varía en función de los núcleos que se unen y del producto de la reacción. Pero también ocurre otro proceso: existen fuerzas nucleares atractivas que son extremadamente intensas a distancias muy pequeñas. Esto hace que la fusión solo pueda darse en condiciones de temperatura y presión muy elevadas que permitan compensar la fuerza de repulsión. La temperatura elevada hace que aumente la agitación térmica de los núcleos y esto los puede llevar a fusionarse, debido al efecto túnel. Para que esto ocurra son necesarias temperaturas del orden de millones de kelvins. El mismo efecto se puede producir si la presión sobre los núcleos es muy grande, obligándolos a estar muy próximos.
Las necesidades mínimas para producir la fusión se llaman Criterios de Lawson, y son criterios de densidad iónica y tiempo mínimo de confinamiento necesario.
La reacción de fusión más sencilla (esto es, la que requiere menos energía) es la del deuterio y el tritio formando helio.
La fusión nuclear es el proceso que se produce en las estrellas y que hace que brillen. También es uno de los procesos de la bomba de hidrógeno. Al contrario que la fisión nuclear, no se ha logrado utilizar la fusión nuclear como medio rentable (o sea, la energía aplicada al proceso es mayor que la obtenida por la fusión) de obtener energía, aunque hay numerosas investigaciones en esa dirección.

Los criterios de Lawson fueron enunciados y establecidos por John Lawson en 1957. Pretenden determinar las condiciones necesarias para realizar la producción de energía por fusión de elementos ligeros (Deuterio y tritio), de manera que el sistema sea rentable desde el punto de vista energético.

Lawson establece una relación entre la temperatura del sistema, su densidad y el tiempo de confinamiento necesario. Por ejemplo, y para la reacción deuterio-tritio.

Si la reacción en cuestión es la deuterio-deuterio, las condiciones se hacen más extremas en unos dos órdenes de magnitud, por su menor probabilidad.

Desarrollo de la fusión nuclear
Hasta el momento, la fusión nuclear controlada es utilizada sólo en la investigación de futuros reactores de fusión, aunque aún no se han logrado reacciones de fusión que sirvan para generar energía de forma útil, algo que se espera lograr con la construcción del ITER en Francia.

Física nuclear
La física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. La física nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad en su papel en la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear. En un contexto más amplio, se define la física nuclear y física de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.

Reacción en cadena

Moderadores

Sólo juntar mucho uranio en un sólo lugar no es suficiente como para comenzar una reacción en cadena. Los neutrones son emitidos por un núcleo en fisión a una velocidad muy elevada. Esto significa que los neutrones escaparán del núcleo antes de que tengan una oportunidad de golpear cualquier otro núcleo (debido a un efecto relativista).
Un neutrón de movimiento lento se llama neutrón térmico, y solamente esta velocidad del neutrón puede inducir una reacción de fisión. Así pues, tenemos cuatro velocidades de neutrones:
Un neutrón (no-térmico) rápidamente se escapará del material sin la interacción;
Un neutrón de velocidad mediana será capturado por el núcleo y cambiará el material en un isótopo (pero no induciría la fisión).
Un neutrón de movimiento lento (térmico) inducirá a un núcleo a que experimente la fisión.
Un neutrón móvil realmente lento será capturado o escapará, pero no causará fisión.