Todas las opciones que tiene la humanidad para satisfacer sus necesidades energéticas tienen desventajas; como producir contaminantes (e.g. petróleo y carbón), presentar riesgos radiactivos (e.g. fisión nuclear), no ser constantes (e.g. solar y eólica), etc. Además de que algunas opciones serán útiles solo durante algunos años o siglos, pues eventualmente se agotarán (e.g. combustibles fósiles). La única opción conocida que puede resolver a largo plazo (i.e. del orden de milenios) los problemas energéticos del mundo es la fusión nuclear. En esta opción se ha trabajado durante varias décadas, pero aún hay serios problemas no resueltos.
Para lograr fusión nuclear es necesario juntar núcleos de átomos de hidrógeno o de sus isótopos, para que al fusionarse liberen grandes cantidades de energía. El problema es que todos los núcleos tienen carga eléctrica positiva y por tanto al acercarlos habrá una enorme repulsión entre ellos. Para superar la repulsión eléctrica, llamada “repulsión de Coulomb”, es necesario darles a los núcleos una formidable energía de modo que se puedan acercar y fusionarse.
Esta formidable energía implica calentar a los núcleos de los átomos participantes a “temperaturas de ignición” similares a las que existen en las estrellas, como nuestro Sol, unos cincuenta o cien millones de grados.
De hecho, las dos condiciones necesarias para lograr fusión nuclear son: 1) Alcanzar la temperatura de ignición, y 2) El producto de la densidad y el tiempo de confinamiento de los núcleos debe superar un valor que para las reacciones de Deuterio-Deuterio es de 10(14) seg/cm3, y para el caso de las reacciones de Deuterio-Tritio es de 10(16) seg/cm3.
Esta última condición se conoce como “criterio de Lawson” y matemáticamente se expresa como TN > Cte. Donde T es el tiempo de confinamiento, N es la densidad de núcleos por unidad de volumen y la Constante (Cte) tiene un valor determinado dependiendo de los núcleos que participan en la reacción, que típicamente son los siguientes: Hidrógeno, Deuterio, Tritio y Helio.
De la ecuación del criterio de Lawson: TN > Cte, podemos ver que hay dos opciones: Tener un tiempo de confinamiento muy pequeño y una densidad muy alta, o, tener un tiempo de confinamiento grande pero una densidad pequeña.
Todas las técnicas planteadas para lograr fusión nuclear siguen siempre alguna de estas dos opciones. 1) Fusión nuclear utilizando láseres (que tiene el nombre de “confinamiento inercial”) la cual utiliza tiempos de confinamiento muy cortos (típicos de la duración de los pulsos láser empleados) del orden de nanosegundos, y; 2) Fusión nuclear utilizando campos magnéticos auxiliares, la cual se realiza en aparatos llamados Tokamaks o Stellarators, en donde los tiempos de confinamiento son de cientos o miles de segundos.
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