Fusión vs. fisión Understand article

Fusion and fission: both release energy, but how do these processes differ and what are the implications for electricity generation?

En la fisión, se produce energía al dividir átomos pesados, por ejemplo al dividir uranio en átomos más pequeños como el yodo, cesio, estroncio, xenón y bario, por nombrar solo algunos. En cambio, la fusión consiste en combinar átomos livianos, por ejemplo dos isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, para formar un elemento más pesado, helio. Ambas reacciones liberan energía, la cual, en una central eléctrica, sirve para hervir agua, hacer funcionar un generador de vapor y producir electricidad.

Izquierda: fusión, en la que átomos livianos se fusionan y liberan energía.
Derecha: fisión, en la que átomos pesados se dividen y liberan energía.
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La fisión y las reacciones en cadena

La fisión es el proceso nuclear que actualmente se utiliza en las centrales nucleares. Comienza cuando el uranio absorbe un neutrón, lo que desestabiliza su núcleo. El resultado de esta inestabilidad es que el núcleo del átomo de uranio se divide, de una de las tantas maneras posibles, y produce más neutrones, que a su vez bombardean a más átomos de uranio y los desestabilizan, y así ocurre sucesivamente. Esta reacción en cadena es clave para las reacciones de fisión, pero puede dar lugar a un proceso fuera de control que puede provocar accidentes nucleares. En las centrales nucleares convencionales de hoy, hay sistemas que moderan las reacciones en cadena para prevenir accidentes y hay estrictas medidas de seguridad para un mayor control.

Fusión: intrínsecamente segura, pero difícil de lograr

A diferencia de la fisión nuclear, la reacción de fusión nuclear en el tokamak es intrínsecamente segura. Los motivos que hacen que la fusión haya sido tan difícil de lograr hasta ahora son los mismos que la hacen segura: es una reacción finamente equilibrada y muy sensible a las condiciones (la reacción no prospera si el plasma es demasiado frío o caliente, o si hay demasiado combustible o no hay suficiente, o demasiados contaminantes, o si los campos magnéticos no están bien configurados para controlar la turbulencia del plasma caliente). Ese es el motivo por el que la fusión todavía está en la fase de investigación y desarrollo, y la fisión ya se usa para producir electricidad.

Energía de enlace

Los núcleos más pequeños se fusionan y liberan energía hasta que al llegar al hierro no se libera más energía con la fusión..
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La clave del motivo por el que algunos átomos se dividen y liberan energía mientras que otros se fusionan para hacer lo mismo está en la fuerza de la unión de los protones y neutrones. Si una reacción nuclear produce núcleos que están unidos con más fuerza que los originales, entonces la energía será de fusión, y de lo contrario será de fisión.

Resulta que los núcleos atómicos unidos con más fuerza tienen el tamaño aproximado del hierro, que tiene 26 protones en el núcleo. Por eso, se puede liberar energía al dividir núcleos muy grandes, como el uranio con 92 protones, para obtener productos más pequeños, o al fusionar núcleos muy livianos, como el hidrógeno con un solo protón, para obtener productos más grandes.

Agradecimientos

Este artículo se publicó originalmente en EUROfusion

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