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Fusión Nuclear. Fusión nuclear (en las estrellas)

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Presentación del tema: "Fusión Nuclear. Fusión nuclear (en las estrellas)"— Transcripción de la presentación:

1 Fusión Nuclear

2 Fusión nuclear (en las estrellas)

3 Fusión Nuclear: La energía de las estrellas La fusión nuclear brindará 4x10 6 veces la energía de cualquier combustión química. 1gr de CH4: 14 Kcal 1gr de D: Kcal Ver: Centrales térmicas y nucleares. Pallares Huici, Domingo Enrique (7/2009) capitulo 13 lui/bitstream/handle/10 251/5881/Cap- 13.pdf?sequence=45 La reacción de fusión es unas cuatro millones de veces más energética que una reacción química como la combustión de carbón, petróleo o gas. Mientras que una planta de MW de electricidad con carbón requiere 2,7 millones de toneladas de carbón al año, una planta de fusión del tipo Demo, previsto para la segunda mitad de este siglo sólo requiere 250 kilos de combustible al año.

4 En principio, la fusión es posible con muchos elementos livianos ( Ver: T. Hamacher, A. Bradshaw, Fusion as a future power source: recent achievements and prospects, Proceedings 18 th WEC, Buenos Aires, 2001 y: ITER, the major step towards fusion energy for the world, Professor Tran Minh Quang, Dr. Federico R. Casci Efda Close Support Unit, Garching, Germany. Proceedings 19 th Wec Sydney, 2004). Entre todas las reacciones, la fusión del deuterio (D) y tritio (T), que convierte a los dos isótopos de hidrógeno a helio más un neutrón, es la que tiene posibilidades más altas de fusión y es la reacción seleccionada para las plantas de fusión del de futuro: D + T HE (3.5 MeV) + N (14 MeV). Los núcleos de helio se llevan el 20 por ciento de la energía de reacción de fusión (3.5 MeV) y los neutrones el 80 por ciento (14 MeV). En forma simplificada, un gramo de la mezcla deuterio tritio produce 90 MWh de energía térmica que al 33 % de rendimiento equivalen a 30 MWhr. El deuterio está en el agua en una concentración de 35 gramos por el metro cúbico. El tritio tiene vida media corta (12,3 años) existe en la naturaleza en bajas concentraciones, pero puede formarse por la reacción con Litio Li +N T + He MeV. El Litio está disponible en la muchas salinas y en el agua de mar. Se estiman 800 millones de toneladas en recursos terrestres y millones de toneladas en el mar ( 0.17 gramos por el metro cúbico), Hay recursos de litio suficientes para más de años suponiendo el reemplazo de todas las energías por la fusión nuclear. O sea, es sustentable…

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6 Enough lithium for millions of years (water for billions) Lithium in one laptop battery + 40 litres of water used to fuel a fusion power station would provide 200,000 kW-hours = per capita electricity production in the USA for 15 years in an intrinsically safe manner with no CO 2 or long-lived waste Sufficient reason to develop fusion power, unless/until we find a barrier Para qué molestarse? 70 tonnes Fussion :Will it ever become a reliable and competitive source of energy? If so, when? Chris Llewellyn Smith Former/First Chair ITER Council- Former Director UKAEA Culham/UK Fusion Programme Former Director General of CERN President SESAME Council Oxford Physics XXI WEC, Montreal, Canada, 9/2010)

7 Porqué lleva tanto tiempo? Grandes desafíos: Por ejemplo, mantener ~2000 m3 de gas a ~ 100 millones ºC, sin que toque las paredes. Esto fue hecho con ~100 m3 de plasma durante algunos minutos. Desarrollar materiales para las paredes (capaces de soportar el bombardeo de neutrones y altos flujos de energía) – Se está haciendo. Garantizar confiabilidad de sistemas muy complejos. No se puede demostrar en pequeña escala: (Energía producida/ Energía para funcionar) crece más rápidamente que el cuadrado del tamaño del equipo.– necesita producir GW para ser viable Nunca se planteó el desarrollo con urgencia (< $$$). Si se lo hubiera hecho, luego del descubrimiento del método para confinar el plasma en 1969, se podría haber llegado al grado de desarrollo de hoy hace 15 años. Fussion :Will it ever become a reliable and competitive source of energy? If so, when? Chris Llewellyn Smith Former/First Chair ITER Council- Former Director UKAEA Culham/UK Fusion Programme Former Director General of CERN President SESAME Council Oxford Physics

8 No es demasiado complejo lograr la fusión. Si, es obtener energía del proceso… Equipo de fusión a escala laboratorio

9 (textual) Aquí se ve el fusor en funcionamiento. Debe observarse que la cúpula de cristal es una ensaladera de pírex, de coste 4. La rejilla exterior es de inoxidable y la interior de circonio. El diseño de rejilla espiral no se había realizado antes, resulta mucho mas simple que los anteriores. El color azulado se debe a la fluorescencia del vidrio pirex al ser bombardeado por electrones. os.com/tbo/fusor/fusor.htm Fusor Farnsworth Se trata de la realización un aparato que consigue que dos núcleos de deuterio se fundan en un núcleo de helio. En la reacción se desprenden neutrones y energía. Esta reacción es del tipo de las que se producen en el Sol y es la las reacción nuclear que se propone para conseguir energía en el futuro. Se emplea una técnica denominada confinamiento electrostático. En este aparato se emplean técnicas de vacío, alto voltaje, detección de neutrones y manejo de gases. La presión es menor a 0,01 mm de Hg.

10 Energía comercial Fusión nuclear FUSION AS A FUTURE POWER SOURCE: RECENT ACHIEVEMENTS AND PROSPECTS (DS 6-5)T. HAMACHER AND A.M. BRADSHAW ROLE OF FUSION ENERGY FOR THE 21 CENTURY ENERGY MARKET AND DEVELOPMENT STRATEGY WITH INTERNATIONAL THERMONUCLEAR EXPERIMENTAL REACTOR (ITER) DS6-10 KIKUCHI MITSURU; INOUE NOBUYUKI JAPAN ATOMIC ENERGY RESEARCH INSTITUTE; KYOTO UNIVERSITY, JAPAN Dos sitios posibles. X

11 Fusión Nuclear: La energía de las estrellas Se necesitan cientos de millones de grados para que la reacción sea auto sostenible. El plasma en reacción es confinado magnéticamente en un esquema toroidal. Este es el sistema de confinamiento de plasma seleccionado. Pero no es el único que se está investigando.

12 Interior del reactor JET (Joint European Torus) de la C.E.E.

13 En operación a la derecha. Foto del plasma.


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