¿Qué es la Fusión Nuclear?

En la publicación anterior que realicé para esta comunidad, estuve hablado un poco sobre la Fisión Nuclear y entre algunas de sus conclusiones pudimos evidenciar que es el proceso que se llevó a cabo para la construcción de la bomba atómica. Sin embargo, a nivel atómico también existe un proceso, el cual se le conoce como Fusión Nuclear.

Para comprender un poco sobre lo que es la fusión nuclear, es importante saber algo muy simple y es que este fenómeno intenta imitar de una forma controlada una reacción parecida a la que se produce en el Sol o en cualquier otra estrella, y de esta manera poder generar energía. Es decir, que los átomos de hidrógeno se pueden unir y de esta manera lograr crear una molécula de hidrógeno. Sin embargo, a nivel de las estrellas lo que ocurre es que la fuerza de gravedad que produce su propia masa resulta ser tan poderosa o intensa, que sus núcleos logran fusionarse hasta llegar a convertirse en helio, liberando así de manera masiva energía. No obstante, el proceso gravitatorio juega un papel fundamental en dicho proceso, pero también lo hace la elevada temperatura, que suministra energía cinética a los núcleos del átomo.

Ahora bien, ¿Cómo podemos hacer posible este proceso? Y es que existen dos maneras, una de ellas es la Fusión Por Confinamiento Magnético. Este proceso básicamente se basa en el efecto de la tan alta temperatura de las estrellas, el cual se puede obtener mediante el uso de bobinas, donde se procede a inyectar gas de hidrógeno, el cual se calienta a causa de la radiación de microondas hasta poder alcanzar altísimas temperaturas, las cuales exceden los millones de grados centígrados, lo que causa que el gas se ionice, es decir, que los núcleos atómicos pierdan sus electrones asociados y se conviertan en plasma.

Por otro lado, está la fusión por Confinamiento Inercial, cuyo objetivo consiste en emular la fuerza gravitatoria de las estrellas. Esto se puede conseguir a través de las radiaciones láser con altísima energía, la cual incide sobre una esfera de deuterio y tritio, dos de los tres isotopos de hidrogeno que normalmente se utilizan como combustible en las reacciones de fusión nuclear.

Ya teniendo un poco claro el proceso de fusión es importante, hablar sobre la diferencia entre fusión y fisión nuclear. Haciendo una diferencia muy general y sencilla, lo que podemos saber es que la fusión consiste en la unión de los átomos pequeños para la formación de uno más grande, a través de una reacción que libera gran cantidad de energía. Por otra parte, la fisión nuclear es el proceso en el que el núcleo de un átomo pesado, al ser bombardeado por neutrones, da como resultado la división de dos o más núcleos de átomos más ligeros, pudiendo generar una “reacción en cadena”.

Ahora bien, es momento de ver el proceso de fusión nuclear desde un punto de vista más práctico. Un núcleo de helio está constituido por dos protones y dos neutrones. La masa de un protón es 1,00757 u.a.m, la del neutrón 1,00893; luego:

Pero la masa del núcleo del helio es 4,00279, de modo que, al fusionarse dos protones con dos neutrones para formar un núcleo de helio, desaparece una masa:

Esta desaparición de masa significa que se ha liberado una energía equivalente, que según la fórmula de Einstein será:

En la formación de un núcleo de He se libera una energía de 28 Mev. En la formación de otros núcleos también se libera energía mientras que en la formación de otros hay absorción de energía.

Aunque la fuente de energía en el Sol y las estrellas es un proceso de fusión, la reacción de fusión no ha sido una fuente de energía estable sobre la Tierra: Sin embargo, es la fuente de energía de las bombas de hidrógeno y otros tipos de bombas de fusión. Se necesitan temperaturas extremadamente altas para mantener una reacción y hasta ahora no se ha ideado ningún método para producir y contener gases a temperaturas bastante altas para mantener una reacción de fusión estable.

Resnick, R; Halliday, D & Krane, K. (2007). Física volumen 2. México: Grupo Editorial Patria.

Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.

Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.