Fusión nuclear | el proceso de fabricación de un único núcleo pesado a partir de dos núcleos más ligeros
La fusión nuclear es el proceso de fabricación de un único núcleo pesado (parte de un átomo) a partir de dos núcleos más ligeros. Este proceso se denomina reacción nuclear. Libera una gran cantidad de energía.
El núcleo formado por la fusión es más pesado que cualquiera de los núcleos de partida. Sin embargo, no es tan pesado como la combinación de la masa original de los núcleos de partida (átomos). Esta masa perdida se transforma en mucha energía. Esto se muestra en la famosa ecuación de Einstein E=mc . 2
La fusión se produce en el centro de las estrellas, como el Sol. Los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio. Esto libera mucha energía. Esta energía alimenta el calor y la luz de la estrella. No todos los elementos pueden unirse. Los elementos más pesados se unen con menos facilidad que los más ligeros. El hierro (un metal) no puede fusionarse con otros átomos. Esto es lo que hace que las estrellas mueran. Las estrellas unen todos sus átomos para hacer átomos más pesados de diferentes tipos, hasta que empiezan a hacer hierro. El núcleo de hierro no puede fusionarse con otros núcleos. Las reacciones se detienen. La estrella acaba por enfriarse y morir.
En la Tierra es muy difícil iniciar reacciones de fusión nuclear que liberen más energía de la necesaria para iniciar la reacción. La razón es que las reacciones de fusión sólo se producen a alta temperatura y presión, como en el Sol, porque ambos núcleos tienen una carga positiva, y lo positivo se repele a lo positivo. La única manera de detener la repulsión es hacer que los núcleos se golpeen entre sí a velocidades muy altas. Sólo lo hacen a alta presión y temperatura. El único enfoque exitoso hasta ahora ha sido el de las armas nucleares. La bomba de hidrógeno utiliza una bomba atómica (de fisión) para iniciar las reacciones de fusión. Los científicos e ingenieros llevan décadas intentando encontrar una forma segura y funcional de controlar y contener las reacciones de fusión para generar electricidad. Todavía tienen que superar muchos retos antes de que la energía de fusión pueda utilizarse como una fuente de energía limpia.
El Sol genera su energía mediante la fusión nuclear de núcleos de hidrógeno en helio. En su núcleo, el Sol fusiona 620 millones de toneladas métricas de hidrógeno cada segundo.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la fusión nuclear?
R: La fusión nuclear es el proceso de fabricación de un solo núcleo pesado (parte de un átomo) a partir de dos núcleos más ligeros. Este proceso se denomina reacción nuclear y libera una gran cantidad de energía.
P: ¿Cómo funciona este proceso?
R: El núcleo formado por la fusión es más pesado que cualquiera de los núcleos de partida, pero no tan pesado como la combinación de su masa original. Esta masa perdida se convierte en mucha energía, lo que puede verse en la famosa ecuación de Einstein E=mc2.
P: ¿Dónde se produce este proceso?
R: La fusión se produce en el centro de las estrellas, como nuestro Sol, donde los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio y liberan mucha energía que potencia su calor y su luz.
P: ¿Todos los elementos pueden unirse mediante la fusión?
R: No, los elementos más pesados se unen con menos facilidad que los más ligeros y el hierro (un metal) no puede fusionarse con otros átomos en absoluto. Esto es lo que hace que las estrellas mueran cuando unen todos sus átomos para hacer átomos más pesados hasta que empiezan a hacer hierro que ya no se puede fusionar.
P: ¿Es fácil iniciar reacciones de fusión nuclear en la Tierra?
R: No, es muy difícil porque estas reacciones sólo se producen a alta temperatura y presión como en el Sol debido a que ambos núcleos tienen cargas positivas que se repelen entre sí, por lo que deben chocar entre sí a velocidades muy altas para que se fusionen con éxito.
P: ¿Ha conseguido alguien controlar o contener estas reacciones para generar electricidad?
R: Todavía no; los científicos e ingenieros llevan décadas intentándolo, pero aún quedan muchos retos antes de que la energía de fusión pueda utilizarse como fuente de energía limpia.
P: ¿Qué ha tenido éxito hasta ahora en relación con la fusión nuclear?
R: El único enfoque exitoso hasta ahora ha sido el de las armas nucleares, donde la bomba de hidrógeno utiliza una bomba atómica (de fisión) para iniciar la reacción.
