FUSION NUCLEAR

Fusión Nuclear

El Sol es una estrella de mediano tamaño que alimenta la vida en el sistema solar gracias a las reacciones nucleares que se producen constantemente en su interior. Una reacción nuclear de fusión consiste en la unión de dos átomos para formar otro más pesado y produciendo energía, como consecuencia de la diferencia de masa de los átomos iniciales y del resultante. Otro ejemplo es la bomba de hidrógeno, en la que se produce una reacción nuclear de fusión, mediante la activación con una reacción de fisión nuclear.

La reacción de fusión con menor umbral de energía, es decir, mínimo aporte energético necesario para accionar la reacción (similar a la chispa de un mechero) al vencer la repulsión coulombiana, es la que produce entre dos isótopos (mismo número de protones y distinto de neutrones en el núcleo) del hidrógeno: el deuterio y el tritio. Esta energía de 10 keV se obtienen mediante un intenso calentamiento (igual que en las estrellas, donde se alcanzan temperaturas de 10e8 K), que implica un movimiento de los átomos igual de elevado.

Además de esa velocidad, la probabilidad de que suceda debe ser elevada, para que la reacción suceda, por lo que deben haber suficientes átomos con esa energía, y durante un tiempo mínimo, todo ello relacionado según el criterio de Lawson. La energía liberada por gramo con esta reacción es casi 1.000 veces mayor que la lograda en la fisión de 1 gramo de uranio natural (unas 7 veces superior si fuera un gramo de 235U puro).

Ventajas e Inconvenientes de la Fusión

La energía nuclear de fusión, hoy por hoy, no es viable para generar electricidad. No habrá posibilidad de levantar centrales nucleares de fusión, por lo menos hasta mediados del presente siglo. Sin embargo, la fusión nuclear es un recurso energético potencial a gran escala, que puede ser muy útil para cubrir la crisis energética actual y el esperado aumento de demanda.

Entre sus ventajas cuenta con que los combustibles primarios son abundantes, no radioactivos y repartidos geográficamente de manera uniforme. El deuterio se obtiene del agua, y el tritio del litio, un elemento bastante abundante. Además, no provoca humos ni polución de ningún tipo, por lo que es un buen sustituto de los combustibles fósiles. Piensa que, cuando menos en teoría, de 500 litros de agua y 30 g de litio se pueden obtener 10 g de deuterio y 15 g de tritio, los cuales bastan para satisfacer todas las necesidades energéticas de cualquier persona de un país desarrollado en su vida.

También es un sistema intrínsecamente seguro ya que el reactor sólo contiene el combustible para los diez segundos siguientes de operación. Además, La fusión nuclear es muy estable. No produce reacción en cadena, y si surge algún problema en el reactor, la reacción se detiene espontáneamente. Según sus detractores, las centrales nucleares de fisión también producen basura nuclear, aunque en una menor cuantía, y sus costes de experimentación son astronómicos...

Leyes de Kirchhoff

Existen muchos circuitos eléctricos que no tienen componentes ni en serie, ni en paralelo, ni mixto. En estos casos las reglas de solución no pueden ser aplicadas y entonces se deben aplicar métodos más generales. El físico alemán Gustavo Roberto Kirchhoff (1824-1887) propuso unas reglas para el estudio de estas leyes. Una red eléctrica consiste, en general, en un circuito complejo en cual figuran resistencias, motores, condensadores y otros elementos. Aquí sólo se consideran redes con resistencias óhmicas y fuerzas electromotrices (voltajes o tensiones).

Antes de enunciar estas leyes se deben dar algunas definiciones importantes:

Rama: Es la parte de la red donde circula una corriente de la misma intensidad.

Nodo: Es un punto de la red donde concurren tres o más conductores o ramas.

Malla: Es cualquier trayectoria cerrada.

Ley de Corrientes de Kirchhoff.

Ley de Nodos

La suma de las corrientes que llegan a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen de él.

I (llegan) = I (salen).

Si se consideran como positivas las corrientes que llegan a un nodo y como negativas las corrientes que salen, la ley de los nodos también puede expresarse en la forma siguiente:

En un nodo la suma algebraica de las intensidades de la corriente es igual a cero. I = 0 en un nodo cualquiera.

La primera regla de Kirchhoff equivale a afirmar que la carga eléctrica ni se crea ni se destruye (principio de conservación de la carga eléctrica). Esto significa que la carga eléctrica no se puede acumular en un nodo de la red, esto es la cantidad de carga que entra a un nodo cualquiera en un cierto instante, es igual a la cantidad de carga que sale de ese nodo.

El sentido de la corriente en cada uno de los conductores o ramas se fija arbitrariamente teniendo en cuenta la ley de los nodos.

Ley de tensiones de Kirchhoff

Ley de las mallas:

Al recorrer una malla la suma algebraica de las fuerzas electromotrices (e) y las diferencias de potencial (I .R) en las resistencias es cero.

V = 0 en cualquier malla de la red.

Para aplicar correctamente la ley de Tensiones de Kirchhoff, se recomienda asumir primero un sentido de recorrer la malla. Una vez hecho esto se asigna signos positivos a todas las tensiones de aquellas ramas donde se entre por el terminal positivo en el recorrido de la malla y se asigna signos negativos cuando entre por el terminal negativo de la rama.

Estas reglas básicas son suficientes para la resolución de una gran variedad de problemas de redes. Normalmente, en tales problemas algunos de las fem, corriente y resistencias son conocidas y otras desconocidas. El número de ecuaciones obtenidas de las reglas de Kirchhoff ha de ser siempre igual al número de incógnitas, para poder solucionar simultáneamente las ecuaciones. La dificultad principal no está en comprender las ideas básicas, sino en seguir los signos algebraicos.

Ejemplo de

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