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¿Qué es la fusión nuclear? – Atlas mundial

La fusión nuclear es el proceso por el cual los núcleos atómicos se fusionan para formar núcleos más pesados, liberando una gran cantidad de energía en el proceso. los Universo en sí mismo está alimentado en gran medida por la fusión nuclear, ya que es el proceso que opera estrellas. Sin fusión nuclear, las estrellas no pueden existir. ¿Qué es la fusión nuclear y la humanidad podrá usarla para producir energía?

¿Cómo funciona la fusión nuclear?

el sol
Todas las estrellas del universo, incluido el Sol, funcionan con fusión nuclear. Crédito de la imagen: NASA

La fusión nuclear solo puede ocurrir bajo temperaturas y presiones extremadamente intensas. La temperatura a la que se puede producir la fusión nuclear es de 100 millones de grados centígrados. Es por eso que la fusión nuclear tiende a ocurrir solo dentro de los núcleos de las estrellas. Se requieren altas temperaturas para que los núcleos atómicos se muevan a velocidades tan altas que puedan unirse en caso de colisión, mientras que las altas presiones aseguran que los núcleos permanezcan dentro de un área relativamente pequeña para que pueda ocurrir la fusión. Por ejemplo, presiones y temperaturas dentro del núcleo. el sol Tan alto que los núcleos de hidrógeno individuales se fusionan. El núcleo de hidrógeno es un solo protón, y en el núcleo de cada estrella, estos protones chocan entre sí y se fusionan. Uno de los protones se desintegrará en un neutrón tras la colisión, lo que dará como resultado la formación de lo que se llama deuterio, que son solo núcleos de hidrógeno que también contienen un neutrón. Cuando dos núcleos de deuterio se fusionan, producen helio, que contiene dos protones y dos neutrones. Curiosamente, no todo el deuterio se ha convertido en helio. Por ejemplo, el Sol fusiona alrededor de 620 millones de toneladas métricas de hidrógeno en 616 millones de toneladas métricas de helio cada segundo. Esta diferencia de cuatro millones se libera como energía en forma de partículas alfa y . radiación electromagnética.

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La fusión nuclear da como resultado un proceso conocido como nucleosíntesis, en el que todo tiene lugar un artículo Incluso el hierro se forma dentro de los núcleos de las estrellas más masivas. Aunque la fusión de hidrógeno es lo que impulsa a las estrellas, cada estrella contiene solo una cantidad limitada de hidrógeno. Cuando el hidrógeno se fusiona en helio, la estrella comenzará a fusionar helio en elementos más pesados ​​como OxígenoY el carbóny nitrógeno. La masa de la estrella determinará los elementos que la formarán. Cuanto mayor sea la masa de la estrella, mayores serán las temperaturas y presiones en su núcleo. En general, las estrellas de gran masa continuarán el proceso de fusión hasta que se forme el hierro. La fusión de elementos más livianos que el hierro produciría cantidades masivas de energía, sin embargo, la fusión del hierro requiere más energía de la que libera. Así, el hierro es un absorbente de energía y no un emisor de energía. Una vez que se forma el hierro en el núcleo de la estrella, rápidamente se queda sin energía y colapsa bajo su poder. gravedadeventualmente explota como un archivo supernova.

Fusión vs. Fisión: ¿Cuál es la diferencia?

Fisión vs fusión
Diagrama que muestra la diferencia entre fisión nuclear y fusión nuclear.

Tanto la fusión nuclear como Fisión nuclear Tienen nombres que suenan similares, pero son dos formas completamente diferentes de producir energía. La fusión es el proceso por el cual los núcleos individuales se fusionan y liberan energía. Mientras tanto, la fisión es el proceso por el cual los elementos radiactivos inestables se descomponen para liberar energía. Mientras que la fusión generalmente trata con elementos ligeros como el hidrógeno y el helio, la fisión utiliza material radiactivo como el uranio y el plutonio. Además, crea fisión. radioactivo como subproducto, mientras que la fusión de hidrógeno libera helio solo como subproducto. La fusión es también un proceso mucho más activo que la fisión.

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¿Usarán los humanos la fusión para obtener energía?

reactor de fusión
Dentro de un reactor de fusión

La humanidad aún depende en gran medida del uso de Combustibles fósiles para satisfacer sus necesidades energéticas. La producción de combustibles fósiles se ha disparado en el último siglo a medida que la población ha crecido exponencialmente. Aunque los combustibles fósiles han dado lugar a que algunos países desarrollen sus economías y le den a la humanidad acceso a grandes cantidades de energía, existen claras desventajas al depender de ellos para obtener energía. cosas como Cambio climático, los conflictos globales y el eventual agotamiento de las reservas de combustibles fósiles son todos problemas asociados con su uso. A pesar de Energía renovable Los recursos están aumentando, y en ninguna parte está lo suficientemente cerca como para reemplazar a los combustibles fósiles como fuente principal de energía humana. Sin embargo, ¿qué pasaría si hubiera una forma de energía limpia que pudiera proporcionarnos cantidades ilimitadas de energía casi para siempre? No busque más allá de la fusión nuclear.

La fusión nuclear ofrece a la humanidad una solución potencial a todas sus necesidades y problemas energéticos. Por ejemplo, el sol produce más energía a partir de la fusión nuclear cada segundo que la que ha producido la humanidad en el transcurso de decenas de miles de años. El hidrógeno es también un elemento muy común en una tierraSolo se necesitarán pequeñas cantidades para generar cantidades masivas de energía. El único subproducto de la fusión nuclear es el helio, que resulta ser un gas inerte que se puede capturar y utilizar en otros procesos industriales. No hay residuos nucleares ni gases de efecto invernadero. La energía de fusión también sería extraordinariamente barata ya que habría mucha energía para usar. Aunque la humanidad ha logrado producir fusión nuclear en laboratorios, los científicos aún no han desarrollado una planta de fusión capaz de generar energía. En cambio, los laboratorios de fusión absorben más energía de la que producen, aunque eso puede cambiar en un futuro no muy lejano. Los científicos trabajan constantemente para batir récords en la cantidad de energía producida en los reactores de fusión, y puede que solo sea cuestión de tiempo antes de que tengamos un reactor de fusión completamente desarrollado capaz de producir energía.

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