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autor Escrito por camarada06
Gobernador
Wednesday 15 de July de 2020 22:08

La fusión nuclear

La energía «milagrosa» de la fusión nuclear llegará por fin en 2030

Investigadores del MIT han presentado su ambicioso plan ante la comunidad científica en el que esperan tener listos para 2025 los «súper imanes» que harán posible la comercialización de esta energía limpia e inagotable en 2030

Energía ilimitada y limpia. Este es el sueño prometido desde hace décadas por la fusión nuclear, que consistiría en algo así como «embotellar» la energía de las estrellas, como nuestro Sol, para luego iluminar ciudades enteras. Y todo a partir de combustibles que se encuentran en elementos tan comunes como el agua del mar, y sin producir casi residuos, que están acelerando el calentamiento global y la destrución del planeta. Todo esto, que ahora suena casi a ciencia ficción, podría darse más pronto de lo que pensamos. En concreto, dentro de exactamente 12 años.

El poder de fusión se genera cuando los núcleos de los átomos pequeños se combinan en los más grandes en un proceso que libera enormes cantidades de energía. Estos núcleos están cargados positivamente y, por lo tanto, sienten una fuerte repulsion que solo se puede superar a temperaturas de cientos de millones de grados. Si bien estas temperaturas, y por lo tanto las reacciones de fusión, se pueden producir en los experimentos de fusión modernos, las condiciones requeridas para una ganancia de energía neta -es decir, que se genere más energía de la que se gasta en su producción- aún no se han alcanzado.

La importancia de la potencia de los imanes

Una posible solución para esto podría ser aumentar la fuerza de los imanes. Los campos magnéticos en los dispositivos de fusión sirven para mantener estos gases ionizados en caliente, llamados plasmas, aislados de la materia ordinaria. La calidad de este aislamiento se vuelve más efectiva a medida que el campo se vuelve más fuerte, lo que significa que se necesita menos espacio para mantener caliente el plasma. Duplicar el campo magnético en un dispositivo de fusión permite reducir su volumen, un buen indicador de cuánto cuesta el dispositivo; y, a la vez, se obtiene el mismo rendimiento. Así, los campos magnéticos más fuertes hacen que la fusión sea más pequeña, más rápida y más barata. Pero es necesario construir este «súper imán», que está previsto que se integre en el SPARC - el primer prototipo de energia de fusion con imanes superconductores y del tipo tokamak, tecnología similar a la que muchas máquinas ya están empleando- para 2025.

SPARC

 

 

 

 


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Hay 11 respuestas al foro

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autor camarada06 el 16/Jul, 2020 09:29 Gobernador

Para que la fusión nuclear pueda llevarse a cabo es necesario vencer las fuerza de repulsión que se dan entre los protones, para esto se deben de aplicar grandes cantidades de energía lo cual se logra elevando la temperatura a varios miles de grados para convertir a la materia en un estado de agregación que recibe el nombre de plasma.

En la reacción de fusión nuclear la energía liberada es tan grande que uno de los problemas que existen para poder aprovechar este tipo de energía es el poder encontrar materiales que puedan contener  la gran cantidad de calor que se libera.

Fusión nuclear

Ejemplo de Fusión Nuclear:

Una de las reacciones de fusión es la unión de los núcleos de deuterio (un neutrón y un electrón) y Tritio (dos electrones y un neutrón) para formar un núcleo de helio (dos neutrones y dos protones) liberándose en el proceso un protón y una gran cantidad de energía.

En  las estrellas se lleva a cabo la unión de átomos de hidrógeno en helio liberando la energía que emiten las estrellas. La energía que da vida al planeta Tierra proviene de las reacciones de fusión que se producen en el Sol.

La bomba H o bomba de hidrógeno es otro ejemplo de la gran cantidad de energía que se libera cuando se produce una reacción de fusión nuclear.

fusion nuclear

La temperatura promedio del sol es de 14 000 000°C, por lo tanto la reacción de fusión es natural.  La temperatura elevada necesaria para la fusión en una bomba de hidrógeno se logra previa explosión de una bomba atómica.  La energía nuclear de fusión es mucho mayor que la de fisión, por lo tanto una bomba de hidrógeno es 1000 veces mas mortífera que una bomba atómica.

Los ojos del mau



2
autor camarada06 el 16/Jul, 2020 09:39 Gobernador
Química Nuclear

Cuando se agoten las reservas de petróleo, se espera que la energía nuclear sea la gran solución para la crisis energética mundial. Entonces resulta necesario plantearnos preguntas como:

¿De donde y como se origina una energía tan poderosa?

¿Solo se emplea dicha energía con fines pacíficos?

¿Ya se ingresó a la era nuclear?. 

La quimica, la botánica, la geología, la medicina, la metalurgia, la agronomía, la fisiología, la ingeniería genética y otras disciplinas se han beneficiado grandemente con el uso de radioisótopos pero,

¿cómo y por qué?

La química nuclear estudia los cambios naturales y artificiales que ocurren en el núcleo de los átomos (núclidos) inestables.

Comparaciones entre la fisión y fusión nuclear

Fisión Nuclear

Ventajas

Tecnológicamente, es relativamente fácil implementar y controlar una planta de fisión, debido a ello existen muchas plantas nucleares en países desarrollados e incluso en algunos países en vías de desarrollo. Es indudable que la energía de fisión es mucho mayor que la energía obtenida de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural, etc..)

Desventajas

  1. El combustible U-235 es muy escaso (en el uranio natural solo hay un 0.7%) y los artificiales (Pu-239 y U-233) se obtienen en “reactores de cría”  con tecnología alta y con un costo muy elevado, que solo está al alcance de países ricos.
  2. Deja residuos radioactivos, por lo tanto es fuente de contaminación ambiental con radiaciones a corto y largo plazo.
  3. Una planta nuclear no es muy segura para los trabajadores y la población  en general, así lo demuestran los accidentes ocurridos en Mile Island (EEUU) y Chernobyl (Rusia)

Fusión Nuclear

Ventajas

  1. Deja muy pocos productos radioactivos de vida media muy corta, por lo tanto es un proceso “limpio” desde el punto de vista de la contaminación ambiental.
  2. El combustible es abundante (1H1 y 1H2 principalmente, que se encuentran en el agua) e inagotable, por lo tanto barato.
  3. No seria peligroso una planta nuclear de fusión, pues no hay posibilidad de que la reacción quede fuera de control.
  4. La fusión genera mayor energía que la fisión.

Desventajas

Tecnológicamente es muy difícil implementar y poner en funcionamiento una planta nuclear a base de fusión, pues no existen actualmente materiales que resistan temperaturas muy elevadas (muchos millones de °C) para contener los combustibles en estado plasmático. Se espera que a mediados del siglo 21 haya plantas nucleares de fusión experimentales en operación.

Los ojos del mau



3
autor camarada06 el 16/Jul, 2020 09:47 Gobernador
El Sol en una botella: en 2025 se inicia el experimento de fusión nuclear más grande del mundo

Vista aérea del sitio de construcción de ITER, en sur de Francia

Vista aérea del sitio de construcción de ITER, en sur de Francia 

CADARACHE (Francia).- En 1920, lord Arthur Eddington, el astrofísico británico que ayudó a probar experimentalmente la teoría de la relatividad de Einstein, planteó que "las estrellas usan un vasto reservorio de energía por medios que nos son desconocidos" y agregó: "A veces, soñamos que el ser humano algún día aprenderá a liberarlo y usarlo en su beneficio".

Y todo gracias a que los investigadores han encontrado la forma de fabricar superconductores de alta temperatura: se trata de una especie de «cintas» que producen imanes con un rendimiento sin precedentes. Una vez que el desarrollo de estos «súper imanes» tenga éxito, el siguiente paso será construir y operar el experimento de fusión SPARC en 2025, lo que llevará, cinco años después según se han comprometido sus creadores, al primer reactor de fusión nuclear capaz de llevar la energía del futuro, limpia y casi inagotable, por toda la red eléctrica.

Los ojos del mau



4
autor camarada06 el 16/Jul, 2020 09:52 Gobernador

Compromiso internacional

Afortunadamente, en la actualidad “la consecución de la fusión nuclear es un objetivo compartido a nivel planetario”, y la comunidad científica internacional trabaja de manera colaborativa en distintas alternativas con diferente grado de desarrollo.

El principal ejemplo de ello es el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el mayor a nivel mundial, instalado en el sur de Francia y que tratará de recrear con fines industriales los procesos físicos que convierten al Sol en una fuente de energía extraordinaria. Siete grandes socios (Unión Europea, China, Japón, Rusia, India, Corea del Sur y Estados Unidos), que representan a más de la mitad de la población mundial, se han unido y llevan años trabajando para desarrollarlo.

Tal y como describe el jefe de la División de Física Experimental del Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT, las investigaciones actuales van dirigidas al desarrollo de los elementos esenciales del programa de fusión, que se va a llevar a cabo en tres fases:

 Corto plazo (<2020). Construcción de ITER; programa de investigación y desarrollo apoyando ITER; operación Deuterio-tritio en el tokamak JET; diseño conceptual de DEMO (reactor de demostración de la tecnología de la fusión nuclear); construcción de un dispositivo para validar materiales de fusión (IFMIF-DONES); y desarrollo de la línea stellarator.

 Plazo medio (2030 – 2040). Primera explotación científica/tecnológica de ITER; primera explotación científica/tecnológica IFMIF-DONES; diseño de ingeniería de DEMO; desarrollo del concepto stellarator; y desarrollo de materiales y tecnología de reactores

– Largo plazo (>2040). Optimización e integración de física y tecnología de ITER; finalización del diseño y construcción de DEMO; demostración de producción de electricidad y comercialización de tecnologías de fusión nuclear; y fase industrial de la fusión nuclear.

Los ojos del mau



5
autor camarada06 el 16/Jul, 2020 09:54 Gobernador

Cómo se genera la Energía de Fusión

“Lo que hace a los seres humanos realmente únicos es nuestra capacidad de imaginar y moldear el futuro haciendo uso de la alianza científico-tecnológica. Un ejemplo de esta característica es la búsqueda del control de la energía que mueve el universo: la fusión nuclear”, confiesa Carlos Hidalgo. No obstante, las reacciones de fusión son las que liberan la energía que alimenta al Sol y las estrellas. Para que pueda ocurrir la fusión, los núcleos reaccionantes deben vencer la repulsión electrostática y acercarse lo suficiente como para permitir que entre en juego la fuerza nuclear atractiva.

Las investigaciones actuales operan mediante dos estrategias para la obtención de la energía:

 Confinamiento magnético. Requiere calentar los núcleos reaccionantes a temperaturas unas 15 veces mayores que la del centro del Sol (estimada en unos 15 millones de grados) y aislarlos térmicamente del ambiente circundante mediante un intenso campo magnético (dispositivos tokamak o stellarator). Se produce la fusión por confinamiento gravitatorio. Es la estrategia por la que apuesta el proyecto ITER.

–  Confinamiento inercial. No usa un campo magnético para impedir que el plasma toque las paredes del reactor, sino que propone un combustible para lograr que una pequeña porción de deuterio y tritio logren implosionar. Así, todo el material se condensa de una forma violenta y resulta la unión de los núcleos de deuterio y tritio.

 Carlos Hidalgo es investigador del Laboratorio Nacional de Fusión en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT España), donde en la actualidad lidera la División de Física Experimental. Su trabajo de investigación se centra en el estudio de plasmas de alta temperatura. Ha trabajado en distintos laboratorios de Europa, EE.UU. y Japón. Cuenta con numerosas publicaciones en revistas internacionales de física del estado sólido y física de plasmas de fusión nuclear. Complementa su actividad investigadora con actividades

Los ojos del mau



6
autor piporro el 16/Jul, 2020 10:09 Gobernador

@camarada06 » 

Para que la fusión nuclear pueda llevarse a cabo es necesario vencer las fuerza de repulsión que se dan entre los protones, para esto se deben de aplicar grandes cantidades de energía lo cual se logra elevando la temperatura

epale estimado ,,, no sabia nada de este projecto que casi ya no es a futuro ,,gracias por tu tema y lo leere

otra vez para comprenderlo un poco mas aparte de leerlo en el internetimagen

saludos

POR



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autor camarada06 el 16/Jul, 2020 11:58 Gobernador

@piporro » Para que la fusión nuclear pueda llevarse a cabo es necesario vencer las fuerza de repulsión que se dan entre los protones, para esto se deben de aplicar grandes cantidades de energía lo cual se logra elevando la temperatura epale estimado ,,, no sabia nada de este projecto que casi ya no es a futuro ,,gracias por tu tema y lo leere  otra vez para comprenderlo un poco mas aparte de leerlo en el internet

RESPUESTA:

Asi es en efecto mi estimado Pipo, lo que yo entendi y trato de comprender es que debido que para lograr la fusión es necesario temperaturas muy elevadas inclusive mas altas que hay en el mismo sol, yo ya habia ledio antes de que en Francia habia un acelerador de particulas de velosidades increibles casi la de la luz.

Si unimos estas investigaciones con la fusion nuclear tenemos un reactor nuclear de fusión, no es suficiente el acelerador de particulas sino como se puede contener temperaturas tan altas que ni el diamente como elemento mas duro puede soportar y parecer ser que la solucion que encontraron fue el MAGNETISMO, la construcción del mismo esta en proceso, el mecanismo de producción es lo que todavia hay que entender pero a mi me da mucho gusto saber que existe ya la tecnologia para lograr la fusion nuclear.

En el tecnologico de la Laguna me hicieron sufrir mucho con las fuerzas de repulsión que teniamos que calcular hasta el angulo que se presentaba en dichos movimientos, algo que necesitaria volver a tomar mis apuntes para recordar, pero recuerdo al maquiavelico maestro que nos hacia sufrir con ejemplo que ni el mismo resolvia.  Campos magneticos electricos, la impedancia y otras cosas que todavia sueño igual que la composicion de la formula E=mc2

HOY HOY  es una realidad la fusión y esta en proceso de comercializacion, bueno siempre y cuando la vida se prolongue; tiempo si hay pero vida no.

saludos

Los ojos del mau



8
autor piporro el 16/Jul, 2020 17:32 Gobernador

@camarada06 » 

En el tecnologico de la Laguna me hicieron sufrir mucho con las fuerzas de repulsión que teniamos que calcular hasta el angulo que se presentaba en dichos movimientos, algo que necesitaria volver a tomar mis apuntes para recordar

este tipo de ciencia ha de ser tan dificil como la  de la aeronautica o cohetes espaciales ,,,jajaja como las mujeres

que mientras mas dificil de entenderlas mas las queremos ,,,je je je creo que me sali un poco del tema,,

te seguire leyendo estimado 

saludosimagen

POR



9
autor camarada06 el 17/Jul, 2020 08:52 Gobernador

¿Es la fusión nuclear la energía del futuro?

Una década de retraso

La tecnología para la fusión nuclear surgió alrededor de los años 50. En la actualidad, se dispone de pequeños reactores en centros de investigación, que han demostrado su fiabilidad. Desde 2006 la Unión Europea y otros seis países (China, Corea, Japón, India, Estados Unidos y Rusia) se unieron para realizar el mayor reactor Tokamak del mundo en suelo francés, con el fin de demostrar el potencial de este tipo de energía para su comercialización.

Este proyecto fue denominado ITER (“camino”, en latín). Además de un “camino”, también pretende ser la llave que abra el acceso a la energía de la fusión en un futuro. Se trata de un gran proyecto internacional de enorme magnitud, y el segundo más caro de la humanidad, por detrás del de la Estación Espacial Internacional.

Originalmente, el proyecto debería haber estado terminado para 2014. Debido a su complejidad tecnológica, el desafío a la ingeniería actual y la subdivisión de sistemas, el proyecto se ha retrasado. Ahora está dividido en cuatro fases en función del tipo de isótopos utilizados para el origen del plasma. La fecha propuesta para el primer plasma es el 24 de diciembre de 2024.

Vista aérea de las instalaciones del reactor nuclear ITER en Francia. 

El premio Nobel de Física Pierre Gilles de Gennes expuso en una ocasión sobre la fusión nuclear:

“Decimos que pondremos el sol en una caja. La idea es atractiva, pero el problema está en que no sabemos cómo ni de qué hacer la caja”.

Estos problemas han hecho dudar a algunos de los estados miembros del proyecto respecto a su continuidad, por miedo a que la tecnología de ITER quede obsoleta para la fecha de su funcionamiento. Se argumenta que para entonces podrían existir ya otros diseños más económicos y sencillos con los avances producidos en las dos próximas décadas. Estos estarían centrados en la evolución de materiales superconductores y crearían un mayor campo magnético, un mejor confinamiento del plasma y una reducción de tamaño del Tokamak.

MI OPINION:

Tal parece que la carrera es tecnologica al ser superados por el tiempo, en cada momento los descubrimientos son mayores que el avance propio de la construcción es increible como la mente humana es mucho mas veloz que cualquier tecnologia en el proceso de ser utilizada o inclusive siendo utilizada puede ser ya obsoleta,,,,increible 

El contendedor para el plamas que se produciria es el magnetismo, pero el mejor que se puede hacer tiene un costo alto y creo que en eso le han apostado, yo solo apuesto a vivir mas para conocer mas.

Los ojos del mau



10
autor camarada06 el 17/Jul, 2020 10:09 Gobernador

Imitando el poder de las estrellas

Las estrellas nacen a partir de nubes de polvo y gas,

y acumulan masa por contracción gravitacional

Los núcleos de hidrógeno, sometidos a una presión y temperatura altísimas, chocan, debido a su elevada energía cinética, a velocidades tan altas que son capaces de vencer su repulsión eléctrica natural (su carga es positiva, por lo que se repelen), y, en consecuencia, se acercan lo suficiente para que la fuerza nuclear fuerte, que es la que mantiene unidas las partículas del núcleo de los átomos, sea capaz de contrarrestar esa repulsión y tenga lugar la fusión.

¿Por qué utilizamos deuterio y tritio, y no protio, como hacen las estrellas?

Todos ellos son isótopos del hidrógeno, pero es más sencillo recrear las condiciones necesarias para que tenga lugar la fusión de los núcleos de deuterio y tritio, que lograr que se fusionen los núcleos de protio. Además, el deuterio es un isótopo estable muy abundante en la naturaleza. De hecho, podemos encontrar un átomo de deuterio en el agua entre cada 6.500 átomos de hidrógeno, lo que no está nada mal. O 34 gramos de deuterio en cada metro cúbico de agua de mar.

El deuterio cuyo símbolo es ²H, es un isotopo del hidrogeno:

Se denomina isótopos a los atomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en numero masico. 

Algunos isótopos de los elementos níquel (Ni), cobre (Cu) y zinc (Zn). Como en la mayoría de las tablas de isótopos, los elementos se organizan de abajo hacia arriba según su número atómico creciente, y los isótopos de izquierda a derecha según su masa creciente. Color negro: isótopos estables; azul: isótopos emisores de particulas beta; rojo: isótopos emisores de particulas beta.  

El nucleo del deuterio está formado por un proton y un neutron (el hidrógeno tiene solamente un protón). Cuando el isótopo pierde su electron el ion resultante recibe el nombre de deutron. 

La fusión estelar destruye el deuterio y no hay procesos de creación naturales conocidos con excepción de la nucleosintesis primordial, que pudo haber producido el deuterio en una abundancia cercana a la natural observada en este elemento.

Esta abundancia parece ser una fracción muy similar a la del hidrógeno, dondequiera que se encuentre este. Así, la existencia del deuterio es una de las discusiones a favor de la teoria del Big Bang en vez de la teoria del estado estacionario del universo.

MI OPINION:

Que podria decir Andres, ahora que se comercialice la energia ilimitada que nos espera en el futuro, ...que fue gracias a dios? ...no lo creo, yo pienso que diria dios mio donde estas?..   ja ja ja ja

Los ojos del mau



11
autor dm1990 el 12/Aug, 2020 16:06
Visitante distinguido

qué tema tan interesante. La información que han dejado en el hilo es magistral, los felicito. Espero que con el paso del tiempo, los gobiernos del mundo sepan hacer mejor uso de esta increible tecnología y fenómeno físico y qe no suceda cómo en e famoso anime akira y la humanidad  se vaya al diablo...




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