¿Qué es la energía de fusión?

La energía de fusión es la extracción de energía de los enlaces entre las partículas en el núcleo de los átomos mediante la fusión de esos núcleos. Para obtener la mayor cantidad de energía, se deben usar elementos ligeros e isótopos como hidrógeno, deuterio, tritio y helio, aunque cada elemento con un número atómico inferior al hierro puede producir energía neta cuando se fusiona. La fusión contrasta con la fisión, el proceso mediante el cual se genera energía al romper núcleos pesados ​​como el uranio o el plutonio. Ambos se consideran energía nuclear, pero la fisión es más fácil y está mejor desarrollada. Todas las plantas de energía nuclear actuales funcionan con energía de fisión, pero muchos científicos esperan que se desarrolle una planta de energía de fusión antes de 2050.

Hay bombas nucleares basadas tanto en energía de fisión como en energía de fusión. Las bombas A convencionales se basan en la fisión, mientras que las bombas H, o las bombas de hidrógeno, se basan en la fusión. Fusion convierte más eficientemente la materia en energía, produciendo más calor y temperatura cuando el proceso se canaliza en una reacción en cadena. Por lo tanto, las bombas H tienen rendimientos más altos que las bombas A, en algunos casos más de 5,000 veces más altas. Las bombas H utilizan un "refuerzo" de fisión para alcanzar la temperatura requerida para la fusión nuclear, que es de aproximadamente 20 millones de grados Kelvin. En una bomba H, aproximadamente el 1% de la masa de reacción se convierte directamente en energía.

La energía de fusión, no la fisión, es la energía que alimenta al Sol y produce todo su calor y luz. En el centro del Sol, aproximadamente 4.26 millones de toneladas de hidrógeno por segundo se convierten en energía, produciendo 383 yottavatios (3.83 × 10 ²⁶ W) o 9.15 × 10 ¹⁰ megatones de TNT por segundo. Esto suena mucho, pero en realidad es bastante leve teniendo en cuenta la masa y el volumen total del sol. La tasa de producción de energía en el núcleo del Sol es de solo 0.3 W / m ³ (vatios por metro cúbico), más de un millón de veces más débil que la producción de energía que tiene lugar en un filamento de bombilla. Solo porque el núcleo es tan grande, con un diámetro equivalente a aproximadamente 20 Tierras, genera tanta energía total.

Durante varias décadas, los científicos han estado trabajando para aprovechar la energía de fusión para las necesidades del hombre, pero esto es difícil debido a las altas temperaturas y presiones involucradas. Usando energía de fusión, una unidad de combustible del tamaño de un pequeño rodamiento de bolas puede producir tanta energía como un barril de gasolina. Desafortunadamente, todos los intentos de generación de energía de fusión a partir de 2008 han consumido más energía de la que han producido. Hay dos enfoques básicos: usar un campo magnético para comprimir un plasma a la temperatura crítica (fusión de confinamiento magnético), o disparar láseres a un objetivo tan intenso que lo calienten más allá del umbral crítico para la fusión (fusión de confinamiento inercial). Ambos enfoques han recibido una financiación significativa, con el National Ignition Facility (NIF) intentando la fusión por confinamiento inercial y en línea en 2010, y el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) intentando la fusión por confinamiento magnético y en línea en 2018.