Fisión vs Fusión

Actualmente hay dos tipos reacciones nucleares para obtener energía, la fisión y la fusión ¿Cuál es mejor?

Por Juan Jesús Reséndiz Luna.

Actualmente hay dos tipos reacciones nucleares para obtener energía, la fisión y la fusión ¿Cuál es mejor?

Tal vez la mayoría de nosotros tenemos noción que la energía nuclear es muy peligrosa por los accidentes del pasado que se convirtieron en noticia mundial. Sin embargo, los protocolos para manipular el proceso de una central nuclear han ayudado para abrir otra nueva opción para una central de fusión nuclear.

Las plantas nucleares actuales que suministran electricidad a la población trabajan bajo la fisión nuclear. Dicho proceso es en el que un núcleo se fragmenta en dos teniendo una masa muy cercana al primer núcleo. ¿Cómo es el proceso para obtener energía de una reacción que no se ve a simple vista? El resultado de la fragmentación libera neutrones a todos lados que estando a otros núcleos inestables (uranio y plutonio) puede causar reacciones en cadena liberando así una energía que puede controlarse. Toda esa energía liberada se convierte en calor, ese calor eleva la temperatura de un sistema de agua que tiene contacto directo a la reacción en cadena. Hay otro sistema de agua que nunca entra en contacto directo a dicha reacción. Los sistemas directos e indirectos intercambian temperaturas, elevando la temperatura del agua del sistema indirecto hasta convertirse en vapor. El vapor es mandado a turbinas conectadas a alternadores que por el movimiento de la turbina produce electricidad que pasa por transformadores y es inyectada a la red de distribución.

Ahora que se explicó brevemente sobre la fisión vayamos a la fusión nuclear. Descubierta por E. Rutherford en 1993, él observó la generación del hidrógeno durante el bombardeo de Nitrógeno del aire. ¿Qué se necesita para una reacción de fusión? Primeramente una interacción directa entre núcleos ligeros (normalmente son isótopos del hidrógeno: deuterio y tritio), el núcleo resultante tiene mayor energía que expulsa. Para ello, los núcleos deban tener mucha energía cinética para vencer las fuerzas de repulsión electrostática. Para vencer esta fuerza electrostática se utiliza con la fuerza de Coulomb dando un aproximado a valores de energía de Mega electrón Volt (MeV). Las primeras 3 décadas de investigación experimental se dio cuenta que la energía para unir estos núcleos es más pequeña al orden de Kilo electrón Volt (KeV). En resumidas cuentas, la fusión nuclear es la reacción en la que se unen dos núcleos para convertirse en uno más pesado. A estas reacciones se les conoce como reacciones termonucleares, tanto para la fusión como la fisión. El laboratorio ideal para ver cómo funciona esta reacción es en cualquier estrella, una muy cercana es el sol de nuestro sistema solar. Una energía maravillosa que todo ser vivo de este planeta depende de ella para vivir. Esta reacción de fusión termonuclear se puede aprovechar esa energía en energía eléctrica. Desde 1945 se han propuesto varias ideas para utilizar la fusión de manera controlada. Lo más impresionante es que no existen residuos radioactivos después de esta reacción.

La opción más convincente es por confinamiento magnético por imanes especiales para calentar y concentrar el plasma del deuterio y el tritio dentro de una estructura con forma de rosquilla mejor conocido como reactor Tokamak, este calor se transfiere al agua para evaporarlo y mover generadores. Hay varios experimentos de estos reactores que han logrado mantener la misma energía con la que se inició. Ahora hay un proyecto ambicioso llamado ITER, promovido por todas las naciones, que calculan una potencia de 1.5 GW, se plantea terminar el ensamblaje para 2025 e iniciarán las pruebas de plasma para 2027. ¿Estamos listos para tener una simulación del sol en nuestro planeta los siguientes años con un aprovechamiento casi ilimitado de energía? ¿Será esta la solución para el calentamiento global?

Ramos López, G. & IPEC-CICATA. (2020, 18 diciembre). Ilustración de una generación eléctrica con reactor Tokamak [Ilustración].
Ramos López, G. & IPEC-CICATA. (2020, 18 diciembre). Simulación de un reactor Tokamak [Simulación].

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