es posible que hayas oído hablar de la fusión fría, la idea de que los átomos se pueden fusionar sin usar ningún calor significativo u otro tipo de energía y, sin embargo, producir una gran cantidad de energía. Esta piedra filosofal ha sido objeto de la búsqueda de muchos alquimistas modernos, así que se la dejaremos a ellos.
La fusión en caliente, sin embargo, es real. Es lo que sucede dentro del sol y otras estrellas. Los núcleos de átomos chocan entre sí a gran velocidad, lo que resulta en la fusión y una gran cantidad más de energía liberada., La investigación y el desarrollo de la energía de fusión están tratando de crear reacciones similares aquí en la Tierra a más de 100 millones de Grados Centígrados.
lo contrario de la fisión nuclear
La energía de fusión, en cierto modo, es lo contrario de lo que convencionalmente llamamos energía nuclear, aunque la energía de fusión también se ocupa del núcleo de los átomos. En las centrales nucleares actuales, la energía proviene de la división del átomo. La fusión, como su nombre indica, produce energía no separando átomos, sino fusionándolos.
la diferencia real viene del tipo de elementos involucrados en estos procesos., Lo que conocemos como energía nuclear requiere elementos con átomos grandes y pesados como el uranio o el plutonio que se pueden dividir en átomos más pequeños. Sin embargo, el uranio, el plutonio y sus productos de fisión son radiactivos, lo que significa que cuando se descomponen emiten radiación ionizante, que en ciertas circunstancias podría ser peligrosa para los seres humanos.
La energía de fusión se basa en la combinación de dos átomos ligeros, generalmente hidrógeno. Cuando dos átomos de hidrógeno se fusionan, crean helio., Por lo tanto, la energía de fusión no solo depende del elemento más abundante del universo, sino que su subproducto se puede usar fácilmente con fines médicos o para hacer estallar globos.
intenta juntar dos imanes
¿Cómo se fusionan dos átomos? El desafío proviene del hecho de que el núcleo de un átomo contiene protones cargados positivamente y neutrones neutrales, como seguramente recordarán de su clase de física. Por lo tanto, el núcleo de un átomo siempre llevará una carga positiva. Tratar de combinarlo con otro con una carga positiva es como tratar de empujar dos imanes uno hacia el otro., Se resistirán. Esta es la razón por la que la energía de fusión utiliza los átomos más ligeros posibles. Pero sigue siendo muy difícil.
dentro del sol, la fusión ocurre porque la inmensa gravedad atrae a los átomos, creando una densidad extrema y un calor enorme, que hace que los átomos colisionen entre sí a gran velocidad. La fuerza de gravedad es mucho más débil en la Tierra, debido al tamaño relativamente pequeño de este planeta, y la temperatura – a pesar del calentamiento global – no está cerca del calor del sol. Entonces, ¿cómo podemos crear condiciones similares aquí para que ocurra la fusión?,
más Caliente que el sol
La respuesta es bastante obvia. Para compensar nuestra gravedad más baja, simplemente tienes que crear una temperatura más caliente que el sol. Seis a diez veces más caliente, hasta 150 millones de grados Celsius. Aquí en la Tierra este tremendo calor creará las condiciones para permitir que los átomos de hidrógeno Chocen entre sí, resultando en fusión y generando aún más energía. Suena fácil? Hay bastantes detalles que necesitan ser aclarados.
primer tema: ¿dónde se podría crear tal temperatura, para que la sustancia calentada no destruyera todo lo que toca?, Una vez más, la solución es simple: no permita que entre en contacto con nada. Para lograr esto, los científicos rusos a mediados del siglo XX desarrollaron el tokamak, una cámara con la forma de una rosquilla hueca, rodeada de poderosos imanes.
dentro de esta cámara, el gas de hidrógeno se calienta a una temperatura extremadamente alta y se transforma en un estado de plasma. El estado plasmático es uno de los cuatro estados fundamentales de la materia, en el que la sustancia gaseosa se ioniza – porque los electrones que orbitan los núcleos atómicos son despojados., La materia ionizada es eléctricamente conductora y por lo tanto los campos magnéticos pueden dominar el comportamiento de la materia. Ahí es donde entran los imanes. Los imanes pueden evitar que esta sustancia conductora de electricidad se acerque a las paredes del tokamak, flotando sobre ella. Dentro del plasma, las condiciones son adecuadas para que los átomos Chocen entre sí y se fusionen, liberando energía.,
El reactor experimental de fusión nuclear tokamak más grande del mundo, llamado ITER, está en construcción en Francia, para demostrar la viabilidad de la fusión termonuclear como fuente de energía a gran escala y libre de carbono. ITER es un megaproyecto Internacional de investigación e ingeniería en el que participan la Unión Europea, China, India, Japón, Corea Del Sur, Rusia y Estados Unidos. Si tiene éxito, la instalación convertirá 50 MW de potencia insertada en el sistema – para calentar inicialmente el plasma – en una potencia de fusión de 500 MW.,>
mucho donut
El reactor ITER será enorme:
- El ITER tokamak será tan pesado como tres torres Eiffel;
- La estructura del electroimán de 1 000 toneladas en el Centro de la máquina debe ser lo suficientemente fuerte como para contener una fuerza equivalente al doble del empuje del transbordador espacial en el despegue (60 meganewtons, o más de 6 000 toneladas de fuerza);
- habrá 18 electroimanes en forma de D alrededor de la cámara tokamak en forma de rosquilla, cada uno de ellos de 17 metros de alto y 9 metros de ancho, con un peso de 310 toneladas, el peso aproximado de un avión Boeing 747-300 a plena carga.,
pero ¿cómo podríamos sacar esa enorme energía de la dona y canalizarla de forma segura a nuestros hogares como electricidad? Esto se hace a través de la pared de la cámara principal y una región llamada divertor, situada en la parte inferior del tokamak. El desviador controla el escape de calor, gas residual e impurezas del reactor y soporta las cargas de calor de superficie más altas. La superficie del divertor está cubierta por tungsteno, el metal con el punto de fusión más alto (3422°C).,
en 2019, con el respaldo del Fondo Europeo para Inversiones Estratégicas, el Banco Europeo de inversiones firmó un préstamo de €250 millones a la agencia italiana de investigación ENEA para ayudar a construir el divertor y el Centro de pruebas tokamak. La planta probará varias alternativas para agotar la enorme cantidad de calor que fluye hacia el componente desviador de un reactor de fusión nuclear.
una turbina de vapor glorificada
Los investigadores continúan buscando alternativas, pero tal como está ahora, todo el proceso de transición del calor a la energía eléctrica se vuelve bastante anticuado., El calor recibido por la pared de plasma y el desviador se utilizará para convertir el agua en vapor, que impulsará una turbina de vapor. La turbina está conectada a un generador que produce la electricidad que se alimenta a una red.
«no es probable que los avances científicos hacia la energía de fusión se produzcan como la manzana que cae sobre la cabeza de Newton», dice Istvan Szabo, ingeniero senior de la división de seguridad energética del Banco Europeo de inversiones. «Se necesitan muchos más recursos.,»
Szabo admite que es posible que mañana alguien encuentre una solución completamente diferente para aprovechar la energía de fusión, o una respuesta diferente a la necesidad de energía sostenible para impulsarnos hacia el futuro. «Hay otras ideas para comprimir materia y fusionar átomos. Por ejemplo, para usar láseres o compresión mecánica. Y tal vez alguien algún día resuelva la fusión fría», dice Szabo. «Pero probar todo esto requerirá inmensos recursos. La fusión termonuclear es la más avanzada en la fase de investigación y desarrollo. Ofrece la mayor esperanza.,»
inversión en energía eléctrica
así que nos estamos calentando con la búsqueda de la energía de fusión, pero la energía de fusión es solo uno de varios proyectos energéticos innovadores que el BEI está financiando.
el BEI invirtió más de 30 millones de euros en acciones junior y senior del responsibility Access to Clean Power Fund. Se espera que el fondo financie compañías que ofrecen linternas solares de pago por uso y otros sistemas de energía solar fuera de la red para hogares y empresas, principalmente en África subsahariana y el Sudeste Asiático., Estos sistemas permiten a las familias de bajos ingresos, por ejemplo, utilizar pequeños refrigeradores y otros electrodomésticos. Pueden pagar el sistema de energía solar en pequeñas cuotas, mientras que el fondo financia al proveedor por el costo inicial de comprar el sistema.
Debido al alto riesgo de las inversiones, el fondo tiene varias capas de acciones. El nivel más arriesgado es el nivel de acciones junior en el que el BEI invirtió. La compra de las acciones junior reduce así el riesgo del fondo para otros inversores que compran acciones senior., De este modo, la participación del BEI atrae al fondo importantes capitales privados. Durante la vigencia del fondo, se espera que se proporcione energía limpia a más de 150 millones de personas.
el BEI también invirtió 50 millones de euros, con el apoyo de la Comisión Europea InnovFin, en un fondo de capital destinado a innovaciones que podrían reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero. Otros inversores en este fondo, llamado The Breakthrough Energy Ventures Europe, incluyen a Bill Gates y una serie de otras personas con un patrimonio neto ultra alto.,
la conexión entre estos variados proyectos: están haciendo que el futuro sea más amigable con el clima.
