Fusión deuterio-tritio
La fusión deuterio-tritio (a veces abreviada como D+T ) (DTF) es un tipo de fusión nuclear en la que un núcleo de deuterio ( 2 H) (deuterón) se fusiona con un núcleo de tritio ( 3 H) (tritón), lo que da lugar a un núcleo de helio-4 , un neutrón libre y 17,6 MeV de energía total procedente tanto del neutrón como del helio. Es la reacción de fusión más conocida para la energía de fusión y las armas termonucleares .
El tritio, uno de los reactivos de la DTF, es radiactivo . En los reactores de fusión , se coloca una " manta de cría " hecha de litio en las paredes del reactor, ya que el litio, al exponerse a neutrones energéticos, produce tritio.
Concepto
En DTF, un deuterón se fusiona con un tritio, produciendo un núcleo de helio , un neutrón libre y 17,6 MeV , que se deriva de aproximadamente 0,02 UMA . [1] La cantidad de energía obtenida se describe por la equivalencia masa-energía : E = mc 2. El 80% de la energía (14,1 MeV) se convierte en energía cinética del neutrón que viaja a 1/6 de la velocidad de la luz .
La diferencia de masa entre 2 H+ 3 H y neutrón+ 4 He se describe mediante la fórmula de masa semiempírica que describe la relación entre los defectos de masa y la energía de enlace en un núcleo.
Descubrimiento
La evidencia de DTF fue detectada por primera vez en la Universidad de Michigan en 1938 por Arthur J. Ruhlig. [2] [3] Su experimento detectó la firma de neutrones con energía mayor a 15 MeV en reacciones secundarias de 3 H creadas en reacciones 2 H(d,p) 3 H de un haz de deuterones incidente de 0,5 MeV sobre un blanco de ácido fosfórico pesado , 2 H 3 PO 4 . Este descubrimiento pasó en gran parte desapercibido hasta hace poco. [4]
Abastecimiento de reactivos
Aproximadamente 1 de cada 6700 átomos de hidrógeno en el agua de mar es deuterio , lo que lo hace fácil de adquirir. [1] [5]
Sin embargo, el tritio es un radioisótopo y no se puede obtener de forma natural. Esto se puede evitar exponiendo el litio a neutrones energéticos, lo que produce tritones. [1] [5] Además, el propio DTF emite un neutrón libre, que se puede utilizar para bombardear el litio. [6] A menudo se coloca una "manta de cría", hecha de litio, a lo largo de las paredes de los reactores de fusión para que los neutrones libres creados por el DTF reaccionen con él para producir más 3 H. [7] [8] Este proceso se llama cría de tritio .
Uso en reactores de fusión
Se prevé utilizar DTF en ITER , [7] y en muchos otros reactores de fusión propuestos. Tiene muchas ventajas sobre otros tipos de fusión, ya que tiene una temperatura mínima relativamente baja, 10 8 kelvin. [9]
Bibliografía
Véase también
Referencias
- ^ abc "Fusión nuclear". Universidad Estatal de Georgia . Consultado el 29 de enero de 2021 .
- ^ Ruhlig, Arthur (15 de agosto de 1938). "Búsqueda de rayos gamma a partir de la reacción deuterón-deuterón". Phys. Rev. 54 ( 4): 308. doi :10.1103/PhysRev.54.308 . Consultado el 6 de febrero de 2024 .
- ^ Chadwick, MB (2023). "Los primeros descubrimientos de fusión nuclear DT". arXiv : 2302.04206 .
- ^ Paris, Mark W.; Chadwick, Mark B. (1 de octubre de 2023). "Un detalle perdido en la historia de la fusión D–T". Physics Today . 76 (10): 10–11. doi :10.1063/PT.3.5317. ISSN 0031-9228.
- ^ ab Lanctot, Matthew. "DOE Explains...deuterium–tritium Fusion Reactor Fuel" (El Departamento de Energía explica... el combustible para reactores de fusión de deuterio y tritio). Departamento de Energía . Consultado el 12 de abril de 2021 .
- ^ Cowley, Steve . "Introducción a la fusión, parte I". (PDF) . SULI . Consultado el 30 de enero de 2021 .
- ^ ab "Alimentando la reacción de fusión". ITER . Consultado el 12 de febrero de 2021 .
- ^ "El tritio: un combustible desafiante para la fusión". EUROfusion . 8 de noviembre de 2017 . Consultado el 16 de febrero de 2021 .
- ^ Schneider, Ursula (1 de agosto de 2001). «Fusión: energía del futuro». Organismo Internacional de Energía Atómica . Consultado el 13 de febrero de 2021 .
