Reactor de fusión nuclear
A partir del año 2050, si se supera con éxito el proyecto DEMO; ITER, junto a las demás propuestas internacionales, comenzaran la construcción de centrales de fusión por todo el planeta.
Las reservas necesarias del combustible utilizado, (deuterio y tritio) son prácticamente inagotables.
En 1854 Hermann von Helmholtz junto a William Thomson, primer barón Kelvin, describieron el proceso que se conoce como mecanismo de Kelvin-Helmholtz[1][2] que postulaba que si la materia de una estrella cae hacia su centro, la estrella se contraerá gradualmente, y en contrapartida emitirá radiación durante mucho tiempo.
Hubo que esperar hasta el conocimiento de la física nuclear y en 1920, Arthur Eddington, fue el primero en sugerir que las estrellas obtenían su energía a partir de la fusión nuclear del hidrógeno en helio.
En 1928, George Gamow dedujo el llamado "factor de Gamow", una fórmula mecánico-cuántica que da la probabilidad de encontrar a una temperatura determinada dos núcleos suficientemente próximos como para que puedan saltarse la barrera coulombiana.
Ya en 1950 los físicos soviéticos Ígor Yevguénievich Tamm y Andrei Sakharov diseñaron una botella magnética, el tokamak, apropiada para confinar un plasma.
Este confinamiento gravitatorio, puede considerarse la fuente natural de energía más importante que conocemos.
Toda la masa estelar, al contraerse y fusionarse bajo la presión extrema de confinamiento gravitatorio, hace que el hidrógeno se reconvierta en helio (He).
Los fundamentos magnéticos del confinamiento plasmático son: Todo esto se hace posible gracias a Hendrik Antoon Lorentz, que demuestra como las cargas eléctricas que circulan en el interior de un campo magnético, experimentan una fuerza, llamada de Lorentz.
Confinando el plasma mediante una trampa magnética, conseguimos que esa energía térmica quede aislada, para que no ceda temperatura y no se fundan las paredes del reactor.
Sólo si ambos núcleos se acercan lo suficiente pueden superar la cresta de repulsión.
A esas temperaturas los átomos se mueven a una velocidad tal que provocan la separación en núcleos y electrones libres, pues dejan de estar unidos por la fuerza eléctrica que los unía.
Ello implica que este tipo de reacción, por fusión, sea limpio, seguro y ecológico.
Artificialmente se produce en el interior del reactor a partir de litio.
En una central en funcionamiento nunca se acumularía mucha cantidad de este elemento químico.
Para emular al Sol y reproducir una fusión artificial a pequeña escala, en lugar de hidrógeno, como combustibles se utilizan deuterio (²H) y tritio (³H), según los criterios de Lawson, aunque en algunos proyectos, también se experimenta con Helio-3 (³He),[7] dado que, para fusionarse, estos tres isótopos del hidrógeno y el helio, necesitan menor energía calorífica que la utilizada por las estrellas.
Aunque a día de hoy, no existen reactores de fusión que hayan operado durante períodos de tiempo relevantes, ni que hayan permitido aprovechar su energía, los principales combustibles que podrían utilizarse en estos reactores serían el tritio (³H) y el deuterio (²H), pudiendo usar también el helio tres (³He).
La posición horizontal del plasma se controla mediante las bobinas de campo vertical.
Un Tokamak es un reactor termonuclear por confinamiento magnético, que tiene forma de cámara toroidal o cilindro anular toroide, algo parecido a una rosquilla sin extremos.
Tecnológicamente esto puede ser complicado, pero es indispensable para el buen funcionamiento del reactor.
Estos imanes alcanzan la superconductividad cuando se enfrían a una temperatura de 269 °C bajo cero.
Ello implica que este tipo de reacción, por fusión, sea limpio, seguro y ecológico.
Se estima que para 2040 estará terminado todo el proyecto de investigación.
Los Stellarators («estelaratores») son reactores de fusión toroidales con un campo magnético poloidal producido por bobinas exteriores al plasma.
El rayo láser calienta rápidamente la superficie del objetivo o blanco, lo cual genera plasma alrededor.
El objetivo se comprime debido a expulsión del material que lo rodeaba en la superficie.
La reacción termonuclear se distribuye por el combustible, provoca salida de varias veces la energía entrante, después genera un efecto parecido al de una supernova y el objetivo queda quemado.
En este mismo experimento se consiguió un valor de Q=~0,7 donde Q es el ratio entre la energía saliente y la energía entrante del reactor, es decir en este caso para producir los 16 MW de potencia se requirió 22,8 MW, lo cual como es lógico imposibilita por ahora su viabilidad (Una planta autosuficiente requiere mínimo un Q>1).
El ser humano siempre ha soñado con alcanzar una fuente de energía inagotable, limpia y segura.
Al no existir reacción en cadena, la radiación se concentra únicamente en la vasija y sus inmediaciones.
