24.8: Fusión nuclear

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En el sol tienen lugar una serie de reacciones que no se pueden duplicar en la Tierra. Algunas de estas reacciones implican la formación de elementos grandes a partir de otros más pequeños. Hasta el momento, sólo hemos podido observar la formación de elementos muy pequeños aquí en la Tierra. La secuencia de reacción observada parece ser la siguiente: los átomos de hidrógeno-1 colisionan para formar los isótopos de hidrógeno más grandes, hidrógeno-2 (deuterio) e hidrógeno-3 (tritio). En el proceso se forman positrones y rayos gamma. Los positrones colisionarán con cualquier electrón disponible y aniquilarán, produciendo más rayos gamma. En el proceso se producen enormes cantidades de energía para mantenernos calientes y seguir suministrando reacciones.

Fusión Nuclear

A diferencia de la fisión nuclear, que resulta en la formación de isótopos más pequeños a partir de otros más grandes, el objetivo de la fusión nuclear es producir materiales más grandes a partir de la colisión de átomos más pequeños. El forzamiento de los átomos más pequeños juntos da como resultado un empaquetamiento más apretado y la liberación de energía. Como se ve en la siguiente figura, se libera energía en la formación del átomo mayor, helio\(\left( \ce{He} \right)\) a partir de la fusión de hidrógeno-2 e hidrógeno-3, así como de la expulsión de un neutrón.

Esta liberación de energía es lo que impulsa la investigación sobre reactores de fusión en la actualidad. Si tal reacción pudiera lograrse de manera eficiente en la Tierra, podría proporcionar una fuente limpia de energía nuclear. A diferencia de las reacciones de fisión, la fusión nuclear no produce productos radiactivos que representen peligros para los sistemas vivos.

Las reacciones de fusión nuclear en el laboratorio han sido extraordinariamente difíciles de lograr. Se requieren temperaturas extremadamente altas (es decir, millones de grados). Se deben desarrollar métodos para forzar a los átomos juntos y mantenerlos juntos el tiempo suficiente para reaccionar. Los neutrones liberados durante las reacciones de fusión pueden interactuar con los átomos en el reactor y convertirlos en materiales radiactivos. Ha habido cierto éxito en el campo de las reacciones de fusión nuclear, pero el viaje hacia una potencia de fusión factible sigue siendo largo e incierto.

Resumen

La fusión nuclear produce materiales más grandes a partir de la colisión de átomos más pequeños. El forzamiento de los átomos más pequeños juntos da como resultado un empaquetamiento más apretado y la liberación de energía.
Se dan ejemplos de reacciones de fusión nuclear.