Qué es la fusión nuclear

La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros se combinan para formar uno más pesado mientras liberan cantidades masivas de energía y partículas en el proceso.

Las reacciones de fusión tienen lugar en un estado de la materia llamado plasma, un gas caliente y cargado hecho de iones positivos y electrones que se mueven libremente con propiedades únicas distintas de los sólidos, líquidos o gases.

El sol, junto con todas las demás estrellas, se alimenta de esta reacción. Para fusionarse en nuestro sol, los núcleos deben chocar entre sí a temperaturas extremadamente altas, alrededor de diez millones de grados centígrados. La alta temperatura les proporciona suficiente energía para superar su repulsión eléctrica mutua. Una vez que los núcleos estén muy cerca uno del otro, la fuerza de atracción nuclear entre ellos superará la repulsión eléctrica y permitirá que se fusionen. Para que esto suceda, los núcleos deben estar confinados en un espacio pequeño para aumentar las posibilidades de colisión. En el sol, la extrema presión producida por su inmensa gravedad crea las condiciones para la fusión.

El Centro Nacional de Ignición ha logrado por primera vez una ganancia de energía neta en una reacción de fusión, lo que significa que el reactor ha conseguido generar más energía de la que ha costado llevar a cabo la operación. Hasta ahora, todos los experimentos habían resultado desalentadores porque se gastaba más energía en el proceso de la que después producía la fusión nuclear.

La forma de hacerlo ha sido unir el deuterio y el tritio, que son isótopos de hidrógeno. Los científicos de California lo han logrado gracias a la fusión por confinamiento inercial vía láser.

El pasado 5 de diciembre, la energía de fusión liberada en el NIF (National Ignition Facility) fue mayor que la destinada por la energía de 192 rayos láseres aplicado con ese fin, superando el umbral necesario para la ignición. El experimento del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore) superó el umbral de fusión al entregar 2,05 megajulios (MJ) de energía al objetivo, lo que resultó en 3,15 MJ de producción de energía de fusión, demostrando por primera vez una base científica fundamental para la energía de fusión inercial (IFE).

El exitoso experimento finalmente logra el objetivo de ignición que se prometió cuando comenzó la construcción de la Instalación Nacional de Ignición en 1997.

Hace poco más de una semana, 192 láseres gigantes en la Instalación Nacional de Ignición (National Ignition Facility) del laboratorio hicieron estallar un pequeño cilindro del tamaño de una goma de borrar que contenía una protuberancia congelada de hidrógeno encerrada en un diamante.

Los rayos láser entraron por la parte superior e inferior del cilindro, vaporizándolo. Eso generó una avalancha interna de rayos X que comprime una pastilla de combustible de tamaño BB de deuterio y tritio, las formas más pesadas de hidrógeno.

Un breve momento que duró menos de 100 billonésimas de segundo, 2,05 megajulios de energía, aproximadamente el equivalente a una libra de TNT, bombardearon la bolita de hidrógeno. Salió una avalancha de partículas de neutrones, el producto de la fusión, que transportaba la energía equivalente a aproximadamente 680.3885 gramos de TNT.

La fisión nuclear es la reacción en la que el núcleo de un átomo pesado, como el del uranio o el plutonio, al capturar un neutrón incidente, se divide en dos o más núcleos de átomos más ligeros, llamados productos de fisión. En el proceso de fisión se libera una gran cantidad de energía, se forman productos radiactivos y se emiten varios neutrones y rayos gamma.

Estos neutrones pueden inducir la fisión en un núcleo cercano de material fisionable y liberar más neutrones que pueden repetir la secuencia, provocando una reacción en cadena en la que un gran número de núcleos se fisionan y se libera una enorme cantidad de energía. Si se controla en un reactor nuclear, esa reacción en cadena puede proporcionar energía para el beneficio de la sociedad. Si no se controla, como en el caso de la llamada bomba atómica, puede conducir a una explosión de una fuerza destructiva impresionante.