Esta es una pregunta abierta, por lo que puedo explicar tres veces: a los estudiantes de primaria, secundaria y graduados.
Explicación para alumnos de primaria.
Tomas dos átomos pequeños y haces uno grande.
En el proceso pierdes algo de la masa. (Específicamente el “pegamento” que mantiene unido el núcleo).
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Esta masa se convierte en energía, a través de E = MC ^ 2.
Este proceso produce más energía que cualquier proceso conocido por la humanidad . Es el proceso que impulsa el sol.
Explicación para estudiantes de secundaria …
La fusión es la combinación de átomos pequeños. En el proceso, parte de la masa se pierde y se convierte en energía, a través de E = MC ^ 2. La masa de estos átomos podría ser:
1 + 1 = 1.95
¿Ves que perdió 0.05? A eso le falta masa, que se ha convertido en energía. La masa perdida es conocida como la energía de enlace; Es el pegamento que mantiene unido el núcleo.
La fusión es común para los átomos menos masivos que el hierro, mientras que la fisión es común en los átomos más grandes que el hierro. Esto se muestra en el gráfico de “energía por nucleón” a continuación.
A la izquierda del hierro, los átomos más pequeños, la fusión es más probable. A la derecha, la fisión es más probable.
Teóricamente, podrías fusionar cualquier átomo , si tuvieras suficiente energía, confinamiento y tiempo. Las estrellas fusionan los átomos al aplastarlos, a altas presiones y temperaturas. La humanidad hizo la fusión por primera vez cuando activamos la bomba atómica Ivy Mike el 1 de noviembre de 1952. Sin embargo, la primera fusión controlada fue realizada por la humanidad, en los Laboratorios Nacionales de Los Alamos en 1958. La máquina que lo hizo se llama SCYLLA 1.
Desde entonces, hemos estudiado muchas reacciones de fusión disparando haces de átomos a otros átomos. “Fusibilidad” es medida en unidades de graneros. Aquí está la fusibilidad de tres reacciones de fusión.
Esta tabla le indica qué probabilidades hay de que dos átomos se fusionen a diferentes velocidades de colisión.
La reacción de fusión más fácil de hacer es Deuterio y Deuterio. Esto es básicamente hidrógeno, con un neutrón extra en el centro. La reacción se muestra a continuación.
La fusión de deuterio es muy común. Puedes comprarlo fuera de la web. Los estudiantes de secundaria incluso han hecho la fusión en sus hogares con deuterio y un dispositivo conocido como un fusor.
Explicación Para Estudiantes Graduados….
La fusión nuclear implica la colisión de dos núcleos a altas velocidades. Para que se fusionen, necesitan superar su barrera coulombic. Esto sería energéticamente imposible, si no fuera por un efecto de efecto túnel que reduce la energía necesaria para la fusión. El túnel solo ocurre cuando los átomos están a distancias del orden de 2 femtómetros . El Dr. Hans Bethe contribuyó mucho a nuestros modelos para la fusión en la década de 1930.
La fusión controlada se logró por primera vez en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en 1958, utilizando una máquina Pinch. La máquina descargó grandes cantidades de corriente a los lados de un tubo metálico lleno de deuterio ionizado. Esto creó un campo magnético interno y agudo que aplastó el plasma a altas presiones y temperaturas. Este mecanismo se muestra a continuación. Las temperaturas típicas de laboratorio para la fusión son de 10 a 15 millones de grados kelvin.
Desde la invención de la máquina de pellizco, se han propuesto muchos enfoques de fusión. Estas ideas se agrupan a continuación por familia o enfoque.
Los detalles sobre cada uno de estos enfoques están fuera del alcance de esta respuesta, pero se pueden encontrar en esta respuesta de quora a partir de agosto de 2016.
El objetivo final de la investigación de fusión es obtener el poder neto. Aprovechar la fusión para generar energía para toda la humanidad, esto aún no se ha logrado en ninguna parte de la Tierra. Para llegar allí, debemos superar el balance de energía para una máquina de fusión basada en plasma; mostrado a continuación.
Esto fue explicado por John Lawson en un famoso artículo de investigación de fusión de 1958. Hoy en día, hay nuevas empresas de fusión que intentan resolver este problema. Dos de los más conocidos son General Fusion y Tri Alpha Energy, que han recaudado alrededor de 100 millones de dólares en fondos de capital de riesgo.