Química para no profesionales

¿Cómo nacen los elementos?

En el sol tienen lugar una serie de reacciones que no pueden duplicarse en la Tierra. Algunas de estas reacciones implican la formación de elementos grandes a partir de otros más pequeños. Hasta ahora, sólo hemos podido observar la formación de elementos muy pequeños aquí en la Tierra. La secuencia de reacción observada parece ser la siguiente: Los átomos de hidrógeno-1 colisionan para formar los isótopos de hidrógeno más grandes, el hidrógeno-2 (deuterio) y el hidrógeno-3 (tritio). En el proceso se forman positrones y rayos gamma. Los positrones chocan con los electrones disponibles y se aniquilan, produciendo más rayos gamma. En el proceso, se producen enormes cantidades de energía para mantenernos calientes y seguir abasteciendo las reacciones.

Fusión nuclear

A diferencia de la fisión nuclear, que da lugar a la formación de isótopos más pequeños a partir de otros más grandes, el objetivo de la fusión nuclear es producir materiales más grandes a partir de la colisión de átomos más pequeños. Al forzar la unión de los átomos más pequeños se produce un empaquetamiento más estrecho y la liberación de energía. Como se ve en la figura 1, la energía se libera en la formación del átomo más grande, el helio (He), a partir de la fusión del hidrógeno-2 y el hidrógeno-3, así como de la expulsión de un neutrón.

Esta liberación de energía es lo que impulsa la investigación sobre los reactores de fusión en la actualidad. Si dicha reacción pudiera llevarse a cabo de forma eficiente en la Tierra, podría proporcionar una fuente limpia de energía nuclear. A diferencia de las reacciones de fisión, la fusión nuclear no produce productos radiactivos que representen un peligro para los sistemas vivos.

Las reacciones de fusión nuclear en el laboratorio han sido extraordinariamente difíciles de lograr. Se requieren temperaturas extremadamente altas (de millones de grados). Hay que desarrollar métodos para forzar la unión de los átomos y mantenerlos juntos el tiempo suficiente para que reaccionen. Los neutrones liberados durante las reacciones de fusión pueden interactuar con los átomos del reactor y convertirlos en materiales radiactivos. Ha habido algunos éxitos en el campo de las reacciones de fusión nuclear, pero el camino hacia una energía de fusión factible es todavía largo e incierto.

Resumen

• Se describe el proceso de fusión nuclear.
• Se dan ejemplos de reacciones de fusión nuclear.

Práctica

Lea el material en el ling de abajo y responda a las siguientes preguntas:

http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor.htm

1. ¿Qué temperaturas son necesarias para que se produzca la fusión?
2. ¿Por qué se necesita alta presión?
3. ¿Qué hace un reactor de confinamiento magnético?
4. ¿Cómo funciona un método de confinamiento inercial?

Revisión

1. ¿Qué es la fusión nuclear?
2. ¿Por qué es interesante la fusión nuclear en la actualidad?
3. ¿Cuál es un problema del estudio de la fusión nuclear en el laboratorio?

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