Download Fusión y Fisión.

Nacho González
Ángel Morcillo
¿QUÉ ES?
 Proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se
unen y forman un núcleo más pesado .
 Puede absorberse o liberarse gran cantidad de energía , que
permite a la materia estar en estado plasmático(estado líquido
similar al gaseoso donde gran proporción de las partículas están
cargadas eléctricamente , este estado es un buen conductor
eléctrico)
 Fusión de núcleos menos pesados que el Hierro libera energía ,
en caso contrario absorbe energía , en la fisión ocurre el
proceso opuesto.
 La fusión nuclear se da en las estrellas como el Sol , en su interior
temperaturas cercanas a los 15 millones de grados Celsius
(reacciones termonucleares) , varias empresas han conseguido
desarrollar este proceso pero todavía no está completamente
controlado.
Procesos de producción
 La reacción de fusión más estudiada y simple es la que
genera Helio a patir de una reacción entre el deuterio y
el tritio , produciendo una reacción exotérmica(que
desprende energía en forma de calor) con una energía
de 14,1 MeV .
Otras formas de lograr la fusión nuclear son
mediante confinamiento
 Confinamiento Gravitatorio : descartado al principio
debido a exigencias de masa mínima (estrellas)
 Nucleosíntesis estelar: conjunto de reacciones nucleares
que se dan en las estrellas durante el proceso estelar
anterior a la explosión supernova por colapso gravitatorio .
 Confinamiento magnético : usando un plasma de
partículas cargadas. Destaca de forma importante el
dispositivo tokamak , tiene estructura tiroidal en el que se
consigue crear un plasma de equilibrio , las líneas de campo
magnético tienen que dibujarse de forma helicoidal .
(COILS – BOBINAS)
El confinamiento se produce en una cámara de vacío a
una presión de 10 elevado a (-10) atmósferas sobre la
que se situan las bobinas con arrollamiento tiroidal
para generar un campo magnético de varios teslas (El
tesla ,símbolo T, es la unidad de inducción magnética o
densidad de flujo magnético del Sistema Internacional
de Unidades SI) que genere el confinamiento.
La superficie interior de la cámara va recubierta de
“manto fértil” , formado por Litio y cuya función es
generar tritio y recoger los neutrones y el calor
generado .
Puede realizarse con otros dispositivos como los RFPs
(pero la reacción es más inestable) y dispositivos como
los Stellarator que el problema con este es conseguir
partículas más calientes y que no escapen .
 Confinamiento Inercial : Aplicando un pulso rápido
de energía a una parte del combustible de fusión se
puede conseguir que , de forma simultánea,
implosione y genere calor a muy alta presión y
temperatura .Si el combustible es lo suficientemente
denso se puede conseguir la fusión. En este caso , dos
láseres de fibra ópica dopados con Iterbio producen un
flash con energía de orden nanojulios , el cual se divide
en 48 haces que se hacen pasar por 48
preamplificadores de neodimio-vidrio que elevan la
energía hasta 6 Julios .
Proyecto ITER
 ITER (“camino” en Latín) es el paso necesario en el
desarrollo de la fusión como fuente de energía.
 • Su objetivo: demostrar la viabilidad científica y
tecnológica de la fusión.
 • Es el mayor proyecto de investigación en fusión
realizado hasta la fecha y uno de los desafíos
tecnológicos más importantes del mundo.
Participación española
 Componentes de IFMIF (fase de
diseño y prototipos).
 - Acelerador:
25% del DTL (acelerador lineal de tubo
de deriva), con Francia.
25% de la seccion de acoplo, con Francia.
75% del sistema de radiofrecuencia, con
Francia.
100% de la linea de transporte de alta
energía.
25% tareas de diseño, seguridad e
integración.
 - Celda de test:
25% con Alemania: diagnósticos, ingeniería de integración.
Total inversión comprometida: 43 M€ en 6 años, estimado: 85%
en contratos con la industria española, que obtendrá posiciones
privilegiadas de cara a la construcción de IFMIF (1500 M€).
Cadarache
(Francia)
Tokamak
Ventajas
 Los combustibles básicos son el deuterio y litio,





abundantes y se pueden encontrar prácticamente en
cualquier lugar de la Tierra.
Los residuos resultantes son el Helio , no radiactivo.
No es necesario el funcionamiento diario de una central
eléctrica de fusión.
En las centrales se considera imposible accidentes de
reacción fuera de control o fusión de los elementos
combustibles en el reactor .
Residuos no serán carga pesada para futuras generaciones y
no se emiten gases de efecto invernadero.
Gran producción de energía.
Inconvenientes
 El uso de esta energía para fines militares .
 Generación por menores que sean , de residuos
nucleares .
 Dificultad hasta ahora encontrada para desarrollar este
proceso , aún no en funcionamiento .
Fisión
 Ruptura de un núcleo pesado en otros más pequeños,
además de algunos subproductos.
 En este proceso se libera gran cantidad de energía.
Componentes de un reactor nuclear.
 Barras de control: proporcionan un medio rápido para
el control de la reacción nuclear, permiten efectuar
cambios rápidos de potencia del reactor y su parada en
caso de emergencia.
 Moderador: Los neutrones producidos en la fisión
tienen una elevada energía en forma de velocidad.
Conviene disminuir su velocidad de modo que aumente la
probabilidad de que fisionen otros átomos y no se
detenga la reacción en cadena. Esto se consigue mediante
choques elásticos de los neutrones con los núcleos del
moderador.
 Entre los moderadores más utilizados están el agua ligera,
el agua pesada y el grafito.
 Refrigerante: debe ser anticorrosivo, tener una gran
capacidad calorífica y no debe absorber neutrones. Los
refrigerantes más usuales son gases.
 Reflector: al producirse la reacción en cadena algunos
neutrones se escapan de donde esta se produce, gracias
al reflector dichos neutrones vuelven a la reacción.
 Blindaje: Evita que la radiación del reactor salga de él
protegiendo así a los trabajadores. Los materiales más
usados son hormigón, agua y plomo.
Algunos tipos de reactores.
 Reactor de agua a presión (PWR):
 Reactor de agua en ebullición (BWR):
Ventajas
 Creación de muchos puestos de trabajos.
 Gran producción de energía.
 Gran abastecimiento de energía.
 Poca contaminación atmosférica.
 Grandes beneficios económicos.
Inconvenientes
 Residuos radiactivos, muy contaminantes.
 Uso para fines militares: Bomba atómica.
 Polémica social.
 Un accidente provoca un gran desastre cuyas
consecuencias perduran años y años.
Diferencias y similitudes entre
fisión y fusión
Diferencias
Fisión
Fusión
-En los procesos actuales,
produce residuos radiactivos.
-Más energía por átomo
fisionado pero menos por
masa.
-Baja energía de activación.
-Se ha unido a la industria
energética.
-No produce residuos
radiactivos .
-Menos energías por par de
átomos fusionados pero más
por su masa.
-Alta energía de activación.
-Aún no se produce energía
de forma rentable.
-Son reacciones nucleares.
-Producen mucha más energía que los combustibles fósiles.
Similitudes
-No emiten gases Dióxido de Carbono.
-Investigadas a partir del siglo XX.
-Se han investigado con fines militares.
http://www.csn.es/index.php?option=com_conte
nt&view=article&id=25%3Ainstalacionesnucleares&catid=2&Itemid=18&lang=es
Videos interesantes.
 http://www.youtube.com/watch?v=F7hzoxgndzg
 http://www.youtube.com/watch?v=9pRpdfcSLxE
 http://www.youtube.com/watch?v=JyqvBxHbyNw
 http://www.youtube.com/watch?v=kS5ads9zEdc
 http://www.youtube.com/watch?v=B5jRsD4A3qw
 http://www.youtube.com/watch?v=GndhY3xlwdU
 Serie completa:
 http://www.youtube.com/watch?v=U5fhtLrN0eI