Energías

Nuclear: Reacciones nucleares durante el colapso explosivo de burbujas en un líquido

Nota: ésta sección fue discontinuada, contiene artículos antiguos, permanece sólo por si alguien busca este tipo de información.

FUSION NUCLEAR

Científicos piden apoyo para convertir la fusión nuclear en alternativa al petróleo

Septiembre 11, 2000

MADRID (CNN) -- Especialistas en fusión nuclear pidieron el lunes en Madrid apoyo político y financiero de la comunidad internacional para conseguir que esta energía se convierta en 40 ó 50 años en la alternativa "limpia" al petróleo, pues no produce CO2, como los combustibles fósiles, ni tampoco tiene problemas de seguridad ni de residuos radiactivos.

"Tenemos un problema energético en el mundo, pues el precio de los carburantes seguirá subiendo, y la cantidad de petróleo que se descubre es menor a la que se consume", por lo que "sería inmoral" que los países industrializados "no desarrollaran otras fuentes energéticas", dijo Carlos Alejaldre, presidente del XXI Simposio de Tecnología de Fusión.

Científicos de 20 países, sobre todo europeos, y responsables internacionales de los programas de fusión nuclear, se reúnen hasta el día 15 en este encuentro.

En un momento en que el mundo teme encontrarse ante un tercer "shock" petrolero que pudiera causar graves desajustes económicos y sociales, los expertos en fusión aprovechan para plantear de nuevo una alternativa que hasta el momento ha carecido de estímulos.

La fusión nuclear, es un proceso en el que se "imita al Sol", donde a 15 millones de grados toneladas de hidrógeno se convierten en helio cada segundo, produciendo luz y calor.

No tiene nada que ver con la fisión nuclear, a base de uranio enriquecido, que es el proceso que emplean las actuales centrales nucleares. Pero, además de que parte de la comunidad científica lo ve inviable en el estado tecnológico actual del mundo, es visto también con recelo por parte de los movimientos ecologistas.

En nuestro planeta, esta conversión en luz y calor del hidrógeno, elemento omnipresente y gratuito en la naturaleza, se consigue cuando dos núcleos de masas muy pequeñas, deuterio y tritio, se unen a elevada temperatura y liberan energía, aunque el problema es ahora demostrar que es viable, es decir, que la cantidad de calor que se consigue es mayor al que debe aplicarse para producir la fusión.

Así lo explicaron el lunes junto a Alejaldre, el director del Centro de Investigaciones Energéticas y Medioambientales y Tecnológicas español (CIEMAT), Félix Ynduráin, el director del programa de fusión Europeo, Umberto Finzi, y Rober Aymar, director del nuevo proyecto internacional ITER, el primer paso hacia un prototipo de planta comercial de producción de electricidad por fusión nuclear, en el que, tras la retirada de Estados Unidos, participan Europa, Japón y Rusia.

Este es el primer encuentro internacional después de que Francia anunciara su predisposición a acoger el ITER, "lo que sería una buena noticia" porque estaría cerca de España, donde el laboratorio del CIEMAT ha logrado "excelentes resultados" con el prototipo experimental TJ-II, "una máquina muy sofisticada para comprender el confinamiento magnético (una de las formas para lograr la fusión)", dijo Ynduráin.

El objetivo del ITER, que comenzará a construirse en el 2002 con una inversión de 3.500 millones de euros, equivalentes a una cantidad algo menor de dólares, es lograr un diseño tecnológico que reduzca a la mitad los costes económicos, utilizando materiales adecuados que imiten las reacciones en el Sol.

La construcción tardará 10 años, y se necesitarán de 5 a 10 para efectuar las investigaciones necesarias, con lo que, en 25 años "tendremos la respuesta de si la fusión es viable para construir la primera planta de energía".

Su principal ventaja es que no producirá dióxido de carbono (CO2), apenas tendrá residuos ni problemas de seguridad y evacuación por peligro radiológico como las centrales nucleares de fisión, explicaron Finzi y Alejaldre.

Toda la comunidad científica, incluida la estadounidense, está convencida de que es el momento adecuado y no hay razón para esperar más", dijo el responsable del proyecto ITER, que se enfrenta con el problema político de la ratificación en todos los parlamentos nacionales, agregó.

El primer gran experimento de fusión nuclear se llevó a cabo hace tres años en la instalación europea de fusión JET (Joint European Torus), mientras que en España, con un equipo de unas 100 personas, se desarrolla un Programa de Fusión Nuclear desde 1983 en los laboratorios del CIEMAT.

FUSION POR BURBUJA

15/03/2002

FUSION NUCLEAR

Investigadores del Oak Ridge National Laboratory, del Rensselaer Polytechnic Institute y de la Academia Rusa de las Ciencias han informado de ciertos resultados que sugieren la posibilidad de reacciones nucleares durante el colapso explosivo de burbujas en un líquido, un proceso llamado cavitación. La sorprendente noticia está pendiente de confirmación por parte de otros grupos de científicos.

Las burbujas, que crecen en presencia de ondas de sonido, colapsan para producir localmente altas temperaturas y presiones. Tan altas que pueden resultar en la emisión de luz (fenómeno llamado sonoluminiscencia).

Según Rusi Taleyarkhan, del ORNL, y Richard Lahey Jr., del instituto Rensselaer, se dispararon neutrones con una energía de 14 MeV sobre un líquido,gracias a un generador pulsante de neutrones, para permitir la aparición de burbujas.

Tales condiciones especiales habrían sido el origen de las altas presiones alcanzadas en las burbujas al colapsar. Si esto es así, al menos en teoría se podrían producir las densidades y las temperaturas necesarias para una reacción nuclear.

Los experimentos sugieren la presencia de una cantidad pequeña pero significativa de tritio, como resultado de la cavitación, que utilizó acetona deuterada. El tritio habría aparecido a partir de la fusión nuclear de dos núcleos de deuterio. En cambio, no se apreció tritio en otro experimento de cavitación acústica con acetona normal, que no contiene deuterio.

Se han intentado confirmar estos resultados midiendo la correspondiente emisión de neutrones, pero aunque ésta parece estar presente, no lo está si se utiliza un sistema detector distinto.

Los cálculos teóricos están de acuerdo con que las condiciones reinantes en las burbujas que colapsan podrían dar pie a una reacción nuclear, pero son necesarios más experimentos para confirmar lo observado. Hasta que ello ocurra,debe aplicarse una visión conservadora, dada la dificultad en la medición del tritio y los neutrones, que aparecerían en cantidades muy pequeñas,dificultando la interpretación.

Pero si se confirma la viabilidad del procedimiento, se abre un interesante camino de investigación, aunque aún no se pueden determinar sus potenciales aplicaciones. En las presentes circunstancias no se produciría más de una décima de millonésima de vatio de energía, demasiado escasa para ser medida, y no se sabe si podría ampliarse la escala del proceso.

La cavitación acústica es un fenómeno bien conocido. Cuando una onda sonora se propaga a través de un líquido, sus moléculas se ven sujetas a presiones positivas y negativas. Durante la fase de presión negativa, las pequeñas burbujas del líquido pueden crecer de forma dramática (hasta 1.000 veces),dado que la presión es inferior a la presión del vapor. Cuando la fase de presión positiva pasa, la burbuja colapsa y la energía acumulada en ella durante el crecimiento es liberada. Las temperaturas alcanzadas pueden ser de hasta 10.000 grados Kelvin, suficiente para producir reacciones químicas. Si la densidad de energía es lo bastante alta en la burbuja que colapsa, los gases residuales se calientan hasta la incandescencia, emitiendo luz. Para que se produzcan reacciones nucleares, sin embargo, la energía debe incrementarse en un factor de 1 millón sobre las energías de sonoluminiscencia típicas. Una forma de lograrlo es incrementar el cambio de volumen durante la fase de crecimiento de la burbuja.

NUEVO PASO HACIA LA FUSION NUCLEAR

04/10/2002

FUSION NUCLEAR

Ingenieros japoneses y estadounidenses trabajan en un prototipo de electroimán que nos acercará un paso más hacia un reactor funcional de fusión nuclear. Pesa 150 toneladas y demuestra que es posible diseñar, fabricar y operar un elemento tan fundamental para un sistema que podría convertirse en la fuente de energía del futuro.

Pero el enorme imán de 150 toneladas palidece ante el que deberá construirse más adelante: uno con una masa de 925 toneladas, esencial para hacer posible el ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), el reactor experimental que se está diseñando en estos momentos. Este imán, a su vez, formará parte de un sistema magnético completo de más de 10.000 toneladas.

Con el prototipo instalado en Japón, lo que se busca es encontrar métodos de reducción de costes y soluciones técnicas, explica Joseph V. Minervini, del Plasma Science and Fusion Center, del MIT.

Los propios objetivos del ITER serán demostrar la viabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía. Este proyecto, que podría contemplar en breve el regreso de los Estados Unidos como participante, está siendo llevado a cabo por varios países, en busca de compartir gastos y experiencia.

En la fusión nuclear, determinados elementos ligeros son fusionados bajo enormes presiones para obtener otros más pesados, un proceso que libera cantidades enormes de energía. Para iniciar, sostener y controlar el plasma (gas eléctricamente cargado) en el que ocurre la fusión, es necesario disponer de un contenedor magnético que impida que la materia toque las paredes del reactor.

El imán japonés es un prototipo del que en el ITER será necesario para iniciar y calentar el plasma. Otros dos sistemas magnéticos se encargarán de confinar el plasma y controlar su forma (un modelo del primero se está probando en estos momentos en Alemania, y se está planeando un modelo del segundo).

El imán de 150 toneladas tiene tres partes: un módulo externo japonés, uno interno diseñado en Estados Unidos, y un sistema equipado con instrumentos para medir lo que ocurre (se han probado tres sistemas de este tipo, dos japoneses y otro ruso).

El imán está siendo ensayado desde el año 2000, lo que ha proporcionado a los ingenieros muchos datos sobre su rendimiento a esta escala. Se han conseguido intensidades de campo magnético de hasta 13 teslas (260.000 veces más potente que el campo terrestre), con una energía almacenada de 640 megajulios a 46.000 amperios. Se ha demostrado también que se puede operar el imán bajo pulsos, proporcionando 13 teslas ó 0 teslas en el transcurso de pocos segundos. Durante las pruebas se ha comprobado que la utilización del imán bajo pulsos provoca pérdidas eléctricas mucho mayores de lo que se creía, aunque el sistema se corrige a sí mismo con el uso continuado.

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Editor: Fisicanet ®

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