fusión nuclear
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CG: nf

CA: Física atómica y nuclear; Tecnología energética.

CT: La reacción de fusión nuclear es el proceso por el que dos núcleos de átomos ligeros (H, He, etc) se unen para formar un nuevo elemento más pesado. Para lograrlo, hay que suministrar a los átomos la energía suficiente para que, superando la repulsión electrostática, se acerquen tanto sus núcleos que queden aglutinados bajo la atracción de la fuerza nuclear fuerte residual. Para que se inicie la fusión se requiere una energía inicial de activación pero, una vez iniciada, la reacción es exotérmica y la energía liberada la automantiene. La fusión se produce en el Sol, pero para que los átomos de H de un globo aerostático se unan para formar He deben acercarse lo suficiente para que surjan las fuerzas de enlace entre sus núcleos (para ello necesitan una energía de activación).

F: http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/fusionnuclear/fusionnuclear.html (consulta: 12.11.2014)

DEF: Reacción entre núcleos de átomos ligeros que conduce a la formación de un núcleo más pesado que cualquiera de los iniciales, acompañada de una liberación de partículas elementales y de energía.

F: DEE p. 342

N: 1. fusión (nf): Procede del latín fusĭo, -ōnis y este del verbo latino fundere (fundô,is,ere,fûdî,fûsum), ‘derramar’.
nuclear (adj): Adjetivo derivado del sustantivo «núcleo», que tiene su origen en la voz latina nuclĕus, ‘parte blanda de fruta con cáscara (nuez, almendra)’.
2. Según el CORDE, el término se recoge por primera vez en el año 1973, en el discurso de recepción en la Real Academia de Farmacia, titulado «El vidrio en la tecnología moderna», pronunciado por Vicente Aleixandre Ferrandis.
3. La pequeña historia de la energía de fusión tiene sus raíces originarias en el terreno militar. Durante los trabajos de desarrollo de la primera bomba atómica, que se llevaron a cabo, como es sabido, en el centro de investigación de Los Álamos durante la Segunda Guerra Mundial, algunos científicos comenzaron a especular y a realizar pequeños estudios acerca de la posibilidad de construir una bomba nuclear de fusión. Después de 1945, los movimientos en favor del control internacional de las armas atómicas, en los que participaron algunos de los más relevantes científicos del equipo de Los Álamos, ralentizaron en cierto grado las investigaciones nucleares, hasta que la explosión de la bomba atómica soviética en octubre de 1949 supuso el comienzo oficial de la Guerra Fría. A partir de ese momento, las presiones militares en favor de la construcción de la súperbomba o bomba H se fueron imponiendo rápidamente, pese a la opinión en contra de numerosos científicos atómicos arrepentidos, como el propio Oppenheimer, padre de la bomba atómica. En enero de 1951, Truman dio la orden de realizar el programa de investigaciones y explosiones necesarias para el desarrollo de la bomba H, de cuyo principio tecnológico se derivaría más tarde el reactor nuclear de fusión. Como había ocurrido pocos años antes con la bomba atómica, la comunidad científica y el estamento militar comenzaron de inmediato a difundir las grandes posibilidades que brindaba el uso pacífico de la energía de fusión nuclear, intentando convencer a la población de que en un horizonte relativamente próximo lo que ahora era un arma terriblemente destructiva iba a convertirse en una nueva e inagotable fuente de energía, mejor todavía que la energía nuclear de fisión. Así, a finales de los años cincuenta la Rand Corporation realizó un estudio de prospectiva tecnológica que luego se haría famoso por ser el primero en el que se utilizó el llamado método Delphi de consulta organizada a expertos sobre el futuro del desarrollo tecnológico. El estudio estaba orientado principalmente hacia el futuro de la tecnología militar, pero también se incluían algunas aplicaciones tecnológicas civiles derivadas de tecnologías militares. En particular, se preguntaba a los más reputados especialistas del momento acerca de la fecha en que estimaban que estaría disponible la energía de fusión. Los expertos señalaron fechas comprendidas entre los años 1978 y 2000, con el año 1985 como media. En otros términos, los expertos de los años cincuenta estimaban que existía un 50% de probabilidades de que la fusión tuviese desarrollo comercial en 1985. Desde entonces, periódicamente se han ido realizando nuevas previsiones que han ido ofreciendo fechas cada vez más tardías, pero siempre cuidadosamente situadas dentro de las expectativas de vida de la generación adulta del momento.
4. Es conveniente distinguir entre la fisión y la fusión nuclear:

  • La fusión nuclear se presenta como una energía que no emite gases de efecto invernadero, la reacción solo produce helio, los combustibles primarios son baratos, abundantes y repartidos geográficamente de manera uniforme y la cantidad de combustible que se necesita es muy pequeña.
  • La producción de energía por fisión nuclear (energía alternativa no renovable) utiliza el uranio como combustible. En concreto, se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe, originándose dos átomos de un tamaño aproximadamente mitad del de uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos. Estos vuelven a romperse y originan una reacción en cadena. La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor. Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad. El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es, por tanto, un recurso no renovable.

5. La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía (relacionadas mediante la fórmula E = mc2), aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia, por tanto, es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía muy concentrada; en un gramo de materia hay millones de átomos, con lo que con una pequeña cantidad de combustible proporciona mucha energía. No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir es la de deuterio (un protón y un neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV. Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.
Esta reacción que se ha descrito en el apartado anterior es la más fácil de conseguir, pero no quiere decir que sea sencillo lograr energía de las reacciones de fusión, porque para ello se deben unir los núcleos de dos átomos. El problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, con lo que cuanto más se acerquen, más se repelen. Una posible solución sería acelerarlos en una acelerador de partículas y hacerlos chocar entre sí, pero se utilizaría más energía en acelerarlos que la que se obtendría con las reacciones.
Tipos de tecnologías que se utilizan en la fusión:

  • Fusión por confinamiento inercial. Para solucionar este problema se comprimen esferas de combustible mediante haces de láseres o de partículas, teniendo así la llamada fusión por confinamiento inercial, en la que se obtienen densidades muy elevadas, de manera que los núcleos están muy cercanos entre ellos y, por efecto túnel, se fusionan dando energía.
  • Fusión por confinamiento magnético. La otra forma de producir reacciones de fusión de manera que se gane energía es calentando el combustible hasta temperaturas de millones de grados, de manera que los choques entre núcleos sean por agitación térmica. Aquí también se aprovecha el efecto túnel. Como al estar a tan alta temperatura el combustible se disocia en partículas con cargas positivas y negativas, este se puede controlar mediante campos magnéticos, por lo que se llama fusión por confinamiento magnético.

F: 1. DRAE@; Didacterion – (consulta: 13.11.2014); LBR. 2. CORDE (consulta: 12.11.2014); LBR. 3. http://habitat.aq.upm.es/boletin/n45/ae-fusion.html (consulta: 12.11.2014). 4. http://itcea.es/2014/09/renovables-nuclear-por-que-no/ (consulta: 12.11.2014); http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/07Energ/130EnNuclear.htm (consulta: 12.11.2014); LBR; FCB. 5. http://www.foronuclear.org/consultas-es/el-experto-te-cuenta/la-fusion-nuclear (consulta: 12.11.2014); LBR.

SIN:
F:

RC: cementerio nuclear, energía nuclear, fisión nuclear, hipertexto.

IL: Fusión nuclear, ¿energía del futuro?

F: http://devenirdelaciencia.blogspot.com.es/2011/04/fusion-nuclear-energia-del-futuro.html (consulta: 13.11.2014)