Voy a comenzar esta explicación con algunas definiciones relevantes.
Fisión nuclear: el proceso de división de nucleones en un átomo mediante el lanzamiento de neutrones para producir energía.
Fusión nuclear: cuando dos o más entidades atómicas se fusionan para formar una sola entidad.
Energía de unión: la energía que mantiene unido un núcleo atómico.
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Defecto de masa: diferencia entre la masa total de nucleones individuales en un núcleo y el núcleo en su conjunto. Esta es la masa de un núcleo en forma de energía de enlace.
Ahora, probablemente se esté preguntando por qué 4 átomos de hidrógeno pesan más de 1 átomo de helio a pesar de tener la misma cantidad de nucleones. Esto se debe a que el helio tiene cierta masa en forma de energía de enlace que mantiene unido su núcleo. Esta masa es lo que se conoce como el defecto de masa.
La energía de unión es importante porque es la cantidad de energía requerida para eliminar un nucleón (protón o neutrón) de un núcleo. Tomar la masa total del átomo y restarla con la masa de los nucleones nos dará el defecto de masa que es la masa en forma de energía de enlace que será la “m” en la ecuación de Einstein: [math] E = mc ^ 2. [/ math] Hice la diapositiva de abajo para un proyecto escolar, muestra la cantidad de energía de enlace en un solo mol de neón (el neón no se usa realmente en reacciones nucleares, esto es solo un ejemplo).
En la fisión nuclear, aprovechamos la energía de enlace liberada después de dividir un núcleo atómico. Esta reacción generalmente se realiza con elementos muy pesados, como los isótopos de uranio y plutonio. Las reacciones de fisión no ocurren naturalmente. Las plantas de energía nuclear utilizan reacciones en cadena controladas de los núcleos atómicos para producir energía y evitar una fusión. Las bombas nucleares también usan reacciones en cadena, aunque no están controladas. La siguiente imagen muestra un ejemplo de una reacción en cadena de fisión nuclear.
Los átomos utilizados en la fusión nuclear son isótopos de hidrógeno y helio. Las reacciones de fusión nuclear se pueden encontrar naturalmente, ¿puedes adivinar dónde? Estrellas. La fusión nuclear es la reacción que usan las estrellas para producir energía. La foto de abajo muestra cómo nuestro sol produce su energía, principalmente en forma de radiación gamma y calor.
La fusión nuclear no se usa para producir energía aquí en la tierra debido a las condiciones extremas que necesitamos para inducirla. Dado que dos núcleos de hidrógeno tienen una carga positiva, son extremadamente difíciles de fusionar. Nuestro Sol utiliza su gravedad muy fuerte y su alta temperatura para fusionar los núcleos de hidrógeno. La fuerte gravedad aumenta la presión del hidrógeno, la alta temperatura convierte al hidrógeno en la forma de plasma. El hidrógeno en forma de plasma puede fusionarse fácilmente ya que se ignora toda la carga eléctrica. Aunque es difícil, esta reacción se puede hacer en la Tierra con fuertes campos magnéticos, láseres y haces de iones, pero no se produciría energía neta debido a lo difícil que es mantener una reacción de fusión nuclear y porque necesitamos una cantidad tremenda de energía para iniciar la reacción. Reacción en primer lugar. La siguiente figura es un concepto de un reactor de fusión nuclear.
Las reacciones de fusión nuclear son muy difíciles de controlar, pero la realidad es que no siempre necesitamos que se controlen. Las bombas de hidrógeno utilizan la fisión nuclear para desencadenar una reacción de fusión nuclear que puede causar una explosión de proporciones catastróficas. La fusión nuclear teóricamente aún sería una mejor alternativa para producir energía que la fisión nuclear porque:
- Produce mucha más energía que la fisión.
- La materia prima necesaria es barata y fácil de encontrar. (Hidrógeno> Uranio)
- Produce poco o ningún residuo radioactivo a diferencia de la fisión.
Al final, si realmente desea dejar su marca en el mundo y hacerse rico en el proceso, intente inventar un reactor de fusión nuclear que pueda iniciar y controlar con éxito y fácilmente una reacción de fusión nuclear y producir una energía neta positiva, porque Cómo controlar una reacción de fusión es la clave para un número ilimitado de energía renovable.
