Fusión nuclear D-T: combustible, reacciones y desafíos tecnológicos

Fusión Nuclear: El Proceso de Unir Núcleos Ligeros

La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía, un fenómeno que se relaciona mediante la famosa fórmula de Einstein: E = mc².

Aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por átomo es reducida, se debe tener en cuenta que esta es una energía extremadamente concentrada. En un gramo de materia hay millones de átomos, lo que significa que una pequeña cantidad de combustible puede generar una gran cantidad de energía.

La Reacción Deuterio-Tritio (D-T): La Opción Prioritaria

No todas las reacciones de fusión producen la misma energía; esta depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir es la del deuterio (un protón más un neutrón) y el tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV.

Dado que la reacción de fusión más fácil de producir es la de deuterio y tritio, se espera que los primeros reactores de fusión utilicen esta reacción. Existen, sin embargo, otras reacciones de fusión que, pese a ser más difíciles de producir, podrían ser más interesantes.

La fusión D-T es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

Obtención y Suministro de Combustible para Fusión

¿Cómo se obtienen el deuterio y el tritio?

El Deuterio

El deuterio puede extraerse del agua, donde aproximadamente una de cada 6.500 moléculas tiene un átomo de deuterio en lugar de un hidrógeno.

El Tritio

El tritio no existe naturalmente en cantidades significativas, pero puede producirse de varias maneras:

• Producción en el Reactor (Breeding): Se produce introduciendo litio en el reactor. Cuando los neutrones de la reacción de fusión chocan con átomos de Litio-6 o Litio-7 (dos isótopos del litio), se genera tritio.
• Extracción de Reactores de Fisión: Otra posibilidad es extraerlo del agua pesada de los reactores de fisión.

Los cálculos indican que, utilizando reactores que funcionen con la reacción deuterio-tritio, las existencias de combustible alcanzarían para varios millones de años.

Desafíos Tecnológicos de la Fusión

Aunque la reacción D-T es la más fácil de conseguir, esto no implica que sea sencillo lograr energía de las reacciones de fusión. Para ello, se deben unir los núcleos de dos átomos. El problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, con lo que al acercarse cada vez se repelen con más fuerza (fenómeno conocido como la Barrera de Coulomb).

Una posible solución sería acelerarlos.