La fusión nuclear es un proceso en el que dos núcleos atómicos ligeros se combinan para formar un núcleo más pesado, liberando energía en el proceso. Este es el mismo proceso que alimenta al sol y a otras estrellas, proporcionando una enorme fuente de energía. A diferencia de la fisión nuclear, que divide átomos pesados para liberar energía, la fusión une estos átomos. La fusión tiene el potencial de proporcionar una fuente casi ilimitada de energía limpia, si puede controlarse y mantenerse aquí en la Tierra.
En términos más simples, la fusión nuclear implica la fusión de los núcleos de dos átomos ligeros, como el hidrógeno, para formar un solo átomo más pesado, como el helio. Las masas del átomo resultante y los materiales sobrantes son menores que las masas de los átomos originales. Según la ecuación de Einstein, \(E = mc^2\) , esta pérdida de masa se convierte en una gran cantidad de energía, donde \(E\) es la energía producida, \(m\) es la masa perdida y \(c\) es la velocidad de la luz.
Este proceso requiere temperaturas y presiones extremadamente altas para superar las fuerzas electrostáticas de repulsión entre los núcleos cargados positivamente. En el núcleo del Sol, donde la fusión se produce de forma natural, las temperaturas se elevan por encima de los 15 millones de grados Celsius y la presión es inmensa, lo que proporciona las condiciones adecuadas para que los núcleos se acerquen lo suficiente como para sufrir una fusión.
Hay varios tipos de reacciones de fusión que pueden ocurrir, cada una con diferentes reactivos y productos. Las reacciones más conocidas e investigadas involucran isótopos de hidrógeno: deuterio ( \(D\) ) y tritio ( \(T\) ):
En el contexto de la fusión nuclear, la radiactividad juega un papel crucial, particularmente en reacciones que involucran tritio. El tritio es un isótopo radiactivo del hidrógeno, con una vida media de aproximadamente 12,3 años, lo que significa que se desintegra con el tiempo, liberando partículas beta (electrones) y transformándose en helio-3 estable. La reacción de fusión DT es de particular interés porque produce eficientemente una gran cantidad de energía y el neutrón liberado puede usarse para generar más tritio a partir del litio mediante un proceso conocido como activación de neutrones:
\( \textrm{Litio-6} + \textrm{neutrón} \rightarrow \textrm{tritio} + \textrm{Helio-4} \)Lograr una fusión nuclear controlada en la Tierra ha sido un desafío debido a las condiciones extremas requeridas para el proceso. Se están siguiendo dos enfoques principales:
La fusión nuclear ofrece la promesa de una fuente de energía limpia y casi ilimitada. A diferencia de los combustibles fósiles, la fusión no produce gases de efecto invernadero ni residuos radiactivos de larga duración. El combustible para la fusión, el deuterio, puede extraerse del agua de mar, lo que la hace prácticamente ilimitada, y el tritio puede obtenerse a partir del litio, que es relativamente abundante. Una vez superados los desafíos técnicos y científicos, la fusión podría impactar significativamente la producción global de energía, contribuyendo a un futuro sostenible y neutral en carbono.
La fusión nuclear representa un pináculo del logro humano en la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles. Si bien el Sol realiza sin esfuerzo la fusión en su núcleo, replicar este proceso en la Tierra bajo condiciones controladas sigue siendo uno de los mayores desafíos científicos y de ingeniería de nuestro tiempo. El desarrollo exitoso de la energía de fusión marcaría un hito importante en nuestra búsqueda de una fuente de energía limpia, segura e inagotable, revolucionando la forma en que alimentamos nuestro mundo.
