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Fusión nuclear - algunos conceptos básicos



Tomado de un trabajo de Ricardo Farengo
CNEA - Argentina
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El proceso de fusión está controlado por dos clases de fuerzas, la fuerza eléctrica y la fuerza nuclear. La fuerza eléctrica actúa hasta grandes distancias y hace que los núcleos, que tienen carga positiva, se repelan. La fuerza nuclear actúa a distancias extremadamente cortas y hace que los núcleos se fusionen.

Para que ocurra la reacción nuclear que llamamos "fusión" es necesario que los núcleos se acerquen hasta distancias extremadamente pequeñas, de modo que la fuerza nuclear comience a actuar, "venciendo" la repulsión eléctrica. Para lograr el acercamiento necesario, los núcleos deben chocar a altas velocidades.

Los átomos y los núcleos se mueven tanto más rápidamente cuanto más elevada es su temperatura. Esto significa que si se calienta suficientemente un combustible adecuado, por ejemplo una mezcla de deuterio y tritio (que son dos isótopos del hidrógeno), la temperatura hará que las velocidades de los núcleos sean suficientemente altas como para que la fusión se produzca: se habla entonces de fusión termonuclear.

Para que el deuterio y el tritio comiencen a fusionarse en cantidades significativas se requieren temperaturas superiores a los 10 millones de grados centígrados. A estas temperaturas los átomos chocan con tanta fuerza que se rompen, separándose el núcleo (positivo) de los electrones (negativos).

Una mezcla de partículas con carga eléctrica positiva y negativa en cantidades aproximadamente iguales se conoce como plasma. Se dice generalmente que el plasma constituye el cuarto estado de la materia, junto con los más conocidos sólido, líquido y gaseoso.

Si bien no somos conscientes de su presencia, los plasmas aparecen en muchas situaciones de nuestra vida diaria. Por ejemplo, en los tubos fluorescentes, en los carteles luminosos o en el arco producido por una soldadora eléctrica. En estos ejemplos la velocidad de las partículas es muy inferior a la requerida para que ocurra fusión, pero es suficientemente alta como para que haya pequeñas cantidades de plasma. Entre los plasmas "naturales" a escala terrestre, podemos mencionar las auroras y los relámpagos y rayos.

En las estrellas, por ejemplo nuestro Sol, la temperatura es suficientemente alta como para que se produzcan muchas reacciones de fusión. En el centro del Sol la temperatura es de varias decenas de millones de grados, lo que permite la fusión de núcleos livianos.

Una muy pequeña parte de esta gran cantidad de energía producida en el Sol llega a la Tierra, fundamentalmente como radiación electromagnética, y es el soporte de la vida en ella.

El Sol es un gran reactor nuclear natural donde la fusión se mantiene permanentemente. En las estrellas más grandes que el Sol, las temperaturas son todavía mayores, permitiendo la fusión de núcleos más pesados y dando como resultado la producción de nuevos núcleos de oxígeno, de carbono y hasta de hierro.

Fuente: http://www.cnea.gov.ar/xxi/divulgacion/reacciones/m_reacciones_f2.html
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