La Energia de La Unión o La Fusión

 Frente a la energía de fisión, que fue la primera en conocerse y dominarse, la gran alternativa de futuro es la fusión nuclear, que resulta ser una fuente inagotable, ya que utiliza el agua, un recurso abundante, barato y limpio.

  La fusión nuclear se basa en la energía que se libera de la unión entre los átomos. Concretamente en la fusión intervienen dos isótopos del hidrógeno: el tritio y el deuterio. Se utilizan estos isótopos porque para que se produzca la fusión de los átomos -su unión- es necesario que sus núcleos tengan la mínima fuerza de repulsión, y esto se logra precisamente con los átomos más ligeros, los de hidrógeno, que sólo tienen un protón en su núcleo.  Baste recordar que en la fisión se requiere todo lo contrario, que los núcleos tengan la máxima repulsión posible, lo que que consigue con átomos con muchos protones (polos iguales se repelen).

Como recordará, un átomo está compuesto por un núcleo, formado por neutrones (no siempre) y protones. Estos con carga eléctrica positiva y aquellos con carga neutra (sin carga); a su vez, el átomo consta de una envoltura electrónica a base de electrones, de carga eléctrica negativa. En la naturaleza todos los átomos son eléctricamente neutros, teniendo igual número de protones que de electrones.

 Mientras que la fisión nuclear se conoce y puede controlarse bastante bien, la fusión plantea el siguiente gran inconveniente, que hace que continúe en fase de estudio, aunque bien entrado el s. XXI se espera resolver:

 Para que la reacción de fusión sea posible hay que vencer la mencionada repulsión electrostática entre dos núcleos igualmente cargados; esto es, al existir núcleos atómicos con igual carga, y en virtud del principio de que cargas iguales se repelen, hay que aplicar una gran energía para conseguir la unión de las mismas.

 Esto se logra gracias al calor, aplicando temperaturas de millones de grados. El problema referido proviene de la dificultad de encontrar un reactor que aguante esa temperatura.

Dicha temperatura se logra en el interior de una explosión de fisión, que es el comienzo de toda bomba de fusión o bomba H, cuyo padre científico fue Edward Teller.
 Con este calor se crea un nuevo estado de la materia, el plasma, en el que se da un absoluto desorden de iones y electrones.
Una vez acabada la reacción de fusión nos encontraremos con una esfera expandida con una temperatura de millones de grados en la que pululan los productos de la fusión (litio e isótopos del hidrógeno), tal es su velocidad que pueden fundirse unos con otros dando lugar a la reacción de fusión. Esta reacción genera más energía que la anterior y libera gran cantidad de partículas nucleares, pero no es una reacción en cadena, ya que el propio calor que genera hace que las partículas se separen y se expandan en forma de una esfera de plasma con una temperatura que tan sólo experimenta el universo de manera natural en muy raras ocasiones (en forma de supernova).

De esta forma cada gramo de Hidrogeno produce del orden de 173.000 Kilovatios/hora.
  El proceso de fusión a nivel atómico.-
  Veamos qué ocurre a nivel atómico para que se lleve a cabo la fusión.

El doctor Henry Kendall, profesor del Instituto Tecnológico de Massachussetts (MIT), puso un ejemplo muy gráfico:

"Supongamos que una pequeña concavidad hemisférica -a modo de cuenco- hecho en una tabla horizontal es un núcleo, y que una bola de acero de un tamaño muchísimo menor es una partícula. Si empujamos la bola por la tabla hacia el cuenco caerá rodando por uno de sus lados y subirá por el opuesto, saliéndose del mismo. Por otra parte, si se suelta la bola dentro del cuenco en uno de sus lados a medio camino del fondo, subirá hasta igual altura por el otro lado, volverá al punto de partida, y si no existen influencias externas, seguirá oscilando eternamente.

  Pues bien, el problema de la fusión consiste en introducir la bola de acero en el cuenco y lograr que permanezca en su interior en lugar de salirse. Esto sólo lo podrá hacer cediendo energía de algún modo. En la fusión se llama energía de enlace a la cantidad de energía que debe ceder la partícula externa para quedar atrapada en el cuenco. Un buen ejemplo de esta pérdida de energía es la producida por la fusión del deuterio y el tritio, dos isótopos del hidrógeno.
  El núcleo del tritio contiene un protón y dos neutrones, y el del deuterio un protón y un neutrón, dando un total de 5 partículas. En la fusión de esos isótopos, cuatro de las partículas -2 neutrones y 2 protones- se unen con gran fuerza, siendo capaces de expulsar violentamente al neutrón restante, desprendiéndose así de la cantidad de energía necesaria. Esta es la energía que libera una reacción de fusión. Cuando las anteriores 4 partículas han hecho esto pueden rodar por su cuenco sin que nada les moleste, pero para lograr esto hay que comprimir fuertemente los núcleos. Sólo en ese momento la fuerte interacción puede extender sus cortos pero potentes brazos en ese abrazo que desencadena la energía explosiva de una bomba de hidrógeno".

Cómo se puede conseguir la fusión.- 

   Hay formas de conseguir la energía nuclear de fusión que se están experimentando actualmente, el confinamiento magnético y el confinamiento inercial.

 - Confinamiento magnético.- Se consigue crear y mantener la reacción gracias a grandes cargas magnéticas que hacen las veces de muros de contención de las cargas nucleares. La explicación es la siguiente:
   Puesto que el plasma esta formado por partículas cargadas, éstas deben moverse describiendo hélices a lo largo de las líneas magnéticas. Disponiendo estas líneas de manera que se cierren sobre sí mismas y estén contenidas en una región limitada del espacio, las partículas estarán confinadas a densidades más modestas durante tiempos lo suficientemente largos como para conseguir muchas reacciones de fusión.