Articulo ITER

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Universidad Nacional de San Agustín De Arequipa

Facultad de Ingeniería de Procesos

Escuela Profesional de Ingeniería Química

Materia:

Filosofía de las Ciencias

Tema:

Rumbo a Dominar la Fusión Nuclear

Proyecto ITER

Estudiante:

ANDRE SILVA PEÑA

Docente:

ZONON AIRA DELGADO

Primer Año

Semestre I – Grupo A

Arequipa – Perú

2021

Rumbo a Dominar la Fusión Nuclear

Proyecto ITER

A lo largo del tiempo hemos creado diferentes formas de generar energía según nuestro entorno y necesidades, por ejemplo, centrales nucleares, térmicas, hidroeléctricas, eólicas etc. Pero ninguna de estas energías es perfecta, unas son mejores y otras peores, según como las veamos y las clasifiquemos. Los humanos somos una especie ambiciosa de energía, y las fuentes actuales no bastan para saciarnos, se consume a día de hoy energía a un ritmo aproximado de 10 Tera watts (TW), el equivalente a 10.000 grandes plantas nucleares. La cifra es en sí escalofriante, pero comienza a ser preocupante si nos fijamos en algunos detalles adicionales. En primer lugar, una gran parte de la generación de energía aún proviene de la quema masiva de combustibles fósiles, entre ellos el petróleo a razón de casi 90 millones de barriles diarios, ocasionado problemas medio ambientales. En segundo lugar, el consumo discrepa de ser uniforme, siendo mucho mayor en el mundo desarrollado, lo que nos permite imaginar que los 10 TW se incrementarán significativamente a medida que en las próximas décadas los países en vías de desarrollo mejoren su nivel de vida y la población crezca a 10 mil millones de habitantes, por tanto, la demanda de energía será considerable.

 Las plantas de energía en todas partes generan electricidad al convertir energía mecánica, como la rotación de una turbina, en energía eléctrica. En una estación de vapor de carbón, la combustión del carbón convierte el agua en vapor y el vapor, a su vez, impulsa los generadores de turbinas para producir electricidad. Las centrales eléctricas de hoy dependen de combustibles fósiles, fisión nuclear o fuentes renovables como la hidroeléctrica.
Frente a este gran problema, la tecnología ofrece un abanico de potenciales soluciones y entre ellas se sitúa la energía de fusión, que puede desempeñar un papel muy importante en la segunda mitad del siglo como fuente de energía masiva, respetuosa con el medio ambiente y con abundante materia prima dispersada por todo el planeta tierra.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en español Reactor Termonuclear Experimental Internacional) es el codicioso proyecto que se está llevando acabo y la herramienta para lograr esta fuente de energía. 

El proyecto ITER representa un intento muy ambicioso de aprovechar la energía que se libera al hacer que dos núcleos se fundan. Este reactor de 20.000 millones de euros, ubicado en la localidad francesa de Cadarache, es una iniciativa conjunta de la Unión Europea, China, India, Japón, Corea del Sur, Rusia y Estados Unidos.

El reto equivale a construir una estrella en miniatura dentro de un laboratorio y luego controlarla. El elemento central del experimento es un cilindro de 23.000 toneladas, donde potentes imanes superconductores tratarán de confinar un plasma a 150 millones de grados Celsius durante el tiempo suficiente para que se produzca la fusión. La física implicada plantea un desafío formidable, y otro tanto ocurre con la construcción. Se trata de un proyecto internacional a gran escala. Su meta es conseguir lo que ningún experimento de fusión ha logrado: generar más calor del que consume. Entonces, ¿Qué es la fusión nuclear?

La fusión es la reacción nuclear que tiene lugar en el Sol y las estrellas. Los núcleos de hidrógeno colisionan gracias a la alta temperatura y la fuerza de gravedad que se producen en el núcleo de estos cuerpos estelares, fusionándose hasta formar átomos de helio más pesados y liberando enormes cantidades de energía. Según la ciencia de fusión, la reacción de fusión más eficiente es la conocida como DT, que se produce entre dos isótopos de hidrógeno, deuterio (D) y tritio (T). Esta reacción produce la mayor cantidad de ganancia de energía con las temperaturas más bajas. El deuterio se puede destilar de todas las formas de agua. Es un recurso ampliamente disponible, inofensivo y virtualmente inagotable. En cada metro cúbico de agua de mar, por ejemplo, hay 33 gramos de deuterio. El deuterio se produce de forma rutinaria para aplicaciones científicas e industriales. El tritio, sin embargo, solo está presente en la naturaleza en pequeñas cantidades. La única fuente de tritio fácilmente disponible proviene de los reactores de fisión de agua pesada como el tipo CANDU (desarrollado por Canadá en la década de 1950-60 y adoptado desde entonces en Rumania, Corea del Sur e India). Sin embargo, el tritio generado por estos reactores es solo un subproducto y las cantidades siguen siendo relativamente pequeñas. El stock acumulado de tritio producido por los reactores CANDU en todo el mundo no supera los 20 kilos en un año determinado, lo suficiente para alimentar al ITER durante los quince años previstos de su fase de operación.
El funcionamiento de una planta de fusión de producción de electricidad industrial, por el contrario, requerirá un promedio de 70 kilos de tritio por giga watt de energía térmica (por año a plena potencia). Y si todo va bien, podría haber cientos, si no miles, de plantas de fusión operando en las primeras décadas del siglo 22. Entonces, ¿cómo se alimentarán estos reactores?

La naturaleza ofrece una solución que combina elegancia y eficiencia: la reacción de fusión en sí misma producirá el tritio que, a su vez, continuará alimentando la reacción. Además, el proceso se llevará a cabo dentro del recipiente de vacío en un ciclo cerrado, continuo y seguro. La clave de este proceso es el isótopo 6 del litio (Li-6) que, cuando es impactado por neutrones, genera tritio. 

El principal objetivo del ITER y de las futuras centrales eléctricas basadas en reactores de fusión es desarrollar una fuente de energía nueva, sostenible y prácticamente ilimitada. Se espera que el costo promedio por kilowatt de electricidad sea similar al de los reactores de fisión actuales, un poco más caro al principio, cuando la tecnología es nueva, y menos costoso a medida que las economías de escala reducen los costos.

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