La ignición por fusión es el punto en el que una reacción de fusión nuclear se vuelve autosuficiente . Esto ocurre cuando la energía que se desprende de las reacciones de fusión calienta la masa de combustible más rápidamente de lo que varios mecanismos de pérdida la enfrían. En este punto, la energía externa necesaria para calentar el combustible a temperaturas de fusión ya no es necesaria. [1] Como la velocidad de fusión varía con la temperatura, el punto de ignición de cualquier máquina dada se expresa típicamente como temperatura.
El encendido no debe confundirse con el punto de equilibrio , un concepto similar que compara la energía total que se emite con la energía que se usa para calentar el combustible. La diferencia clave es que el punto de equilibrio ignora las pérdidas en el entorno, que no contribuyen a calentar el combustible y, por lo tanto, no pueden hacer que la reacción sea autosostenible. El punto de equilibrio es un objetivo importante en el campo de la energía de fusión , pero la ignición es necesaria para un diseño práctico de producción de energía. [2]
En la naturaleza, las estrellas alcanzan la ignición a temperaturas similares a las del Sol , alrededor de 15 millones de Kelvin (27 millones de grados F). Las estrellas son tan grandes que los productos de fusión casi siempre interactúan con el plasma antes de que su energía se pierda en el medio ambiente en el exterior de la estrella. En comparación, los reactores artificiales son mucho menos densos y mucho más pequeños, lo que permite que los productos de fusión escapen fácilmente del combustible. Para compensar esto, se requieren velocidades de fusión mucho más altas y, por lo tanto, temperaturas mucho más altas; la mayoría de los reactores de fusión artificiales están diseñados para funcionar a temperaturas de alrededor de 100 millones de grados o más.
A partir de 2020 [actualizar], ningún reactor artificial ha alcanzado el punto de equilibrio, y mucho menos la ignición. Sin embargo, se ha logrado la ignición en los núcleos de detonación de armas termonucleares .
Investigación actual
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El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore tiene su sistema láser de 1.8 MJ funcionando a máxima potencia. Este sistema láser está diseñado para comprimir y calentar una mezcla de deuterio y tritio , que son ambos isótopos de hidrógeno , con el fin de comprimir los isótopos a una fracción de su tamaño original y fusionarlos en átomos de helio (liberando neutrones en el proceso). . [3]
En enero de 2012, el director de la Instalación Nacional de Ignición, Mike Dunne, predijo en una charla plenaria de Photonics West 2012 que la ignición se lograría en NIF para octubre de 2012. [4] Sin embargo, a partir de 2015 [actualizar], NIF está operando en condiciones de aproximadamente 1/10 a 1 /. 3 de equilibrio. De manera confusa, según las definiciones de LLNL, la ignición y el punto de equilibrio ocurren en el mismo punto, debido a las características específicas de su experimento.
El primer reactor de fusión del mundo que se prevé que sea capaz de alcanzar un 'punto de equilibrio' está actualmente en marcha. Basado en el diseño del reactor Tokamak, el ITER está destinado a lograr la fusión durante un período de tiempo prolongado antes de que la integridad estructural se vea afectada. Se espera que la construcción se complete en 2025.
Los expertos creen que lograr la ignición por fusión es el primer paso hacia la fuente de energía potencialmente ilimitada que es la fusión nuclear. [5]
Ver también
Referencias
- ^ Chandler, David L. "Nuevo proyecto tiene como objetivo la ignición por fusión" . Noticias del MIT . MIT . Consultado el 24 de febrero de 2012 .
- ^ "La instalación de ignición nacional: marcando el comienzo de una nueva era para la ciencia" . Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Archivado desde el original el 2 de mayo de 2012 . Consultado el 26 de febrero de 2012 .
- ^ Consejo Nacional de Investigación (Estados Unidos). Comité de Plasma. Ciencia del plasma: avance del conocimiento en interés nacional . La Prensa Académica Nacional. pag. 24. ISBN 0-309-16436-2.
- ^ Hatcher, Mike (26 de enero de 2012). "PW 2012: láser de fusión en camino para la quema de 2012" . Optics.org . San Francisco . Consultado el 11 de enero de 2019 .
- ^ Consejo Nacional de Investigación (Estados Unidos). Comité de Plasma. Ciencia del plasma: avance del conocimiento en interés nacional . La Prensa Académica Nacional. ISBN 0-309-16436-2.
Enlaces externos
- Instalación Nacional de Ignición
- Megajulio láser (en francés)
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