El físico Steven Cowley está seguro que la fusión nuclear es realmente la única solución sostenible a la crisis de combustible


El físico Steven Cowley está seguro que la fusión nuclear es realmente la única solución sostenible a la crisis de combustible

El profesor Steven Cowley - Consejero Delegado, en Reino Unido Autoridad de Energía Atómica y Jefe de la EURATOM / Asociación de Fusión CCFE

Steven Cowley  Steven Cowley se convirtió en director en Culham
, en septiembre de 2008 y fue nombrado como Director General del Reino Unido de Energía Atómica en noviembre de 2009. Recibió su BA de la Universidad de Oxford y su doctorado en la Universidad de Princeton, trabajo post-doctoral el profesor de Cowley fue en Culham y regresó a Princeton en 1987. Se unió a la facultad de la Universidad de California en Los Ángeles en 1993, llegando al rango de Profesor Titular en el año 2000. London. De 2001 a 2003 dirigió el grupo de física del plasma en el Imperial College de Londres. Él sigue siendo un profesor a tiempo parcial en el Imperial College. He has published over 100 papers and articles. Ha publicado más de 100 trabajos y artículos. Profesor Cowley co-presidió la Academia Nacional de la evaluación decenal de los EE.UU., y las perspectivas de la ciencia del plasma: Plasma Ciencia: Promoción del conocimiento para el Interés Nacional (National Academy Press 2007).. Es miembro de la Sociedad de Física Americana y el Instituto de Física.
¿Cuándo vamos a obtener la energía de fusión? Hemos sabido sobre la fusión desde hace mucho tiempo, pero su aprovechamiento como fuente de energía ha sido difícil de alcanzar. Steve Cowley está preocupado por la velocidad a la que estamos usando recursos de la Tierra. . Y el reino de la energía hoy está dominado por los recursos finitos.” "Yo soy el único que goza cuando el señor Putin se apague el gas, porque mi presupuesto aumenta."
. Pero en el futuro, no vamos a producir energía a partir de los recursos. Lo haremos a partir del conocimiento. En el futuro, la energía de cargar los controladores de base será la fisión, la energía solar ... y la fusión. Solar is difficult, but being worked on. Solar es difícil, pero se está trabajando.  Muchos nuevos reactores nucleares se están construyendo ahora mismo en el Reino Unido y en China.
Pero la fusión es limpia, segura ... y virtualmente inagotable.  . Pero hay un inconveniente: es muy difícil de hacer. . Hemos estado tratando de hacerlo durante 50 años.  (Nota: Cowley investigaciones "caliente" de la fusión, no su contraparte desacreditado a temperatura ambiente.)
: los elementos pequeños quieren unirse para hacer más grande elementos. En las estrellas, por ejemplo, el hidrógeno se unen para crear helio, y luego fusionar átomos de helio, y así sucesivamente.  tiene que suceder en alta presión y el calor. Pero estamos buscando una manera más fácil para crear la energía de fusión por colisión de litio y tritio en la configuración correcta de combustible. litio, que es el mar en el agua, duraría 30 millones años la fusión como - a diferencia de las otras fuentes de energía que puede funcionar en breve. El precio de la fusión sería el mismo precio que las actuales fuentes de energía de la creación.
Para crear la energía de fusión, se debe mantener el gas a 150 millones de grados. La gente dice que "la fusión es siempre de 30 años de distancia." Pero ya está hecho. El experimento de fusión JET tiene 16 megavatios de energía en 1997, y el mismo dispositivo se rompe registros cuando es despedido en los próximos años.  Pero eso no es en forma de electricidad utilizable todavía. Su estimación dice que vamos a tener verdadero poder eléctrico de la fusión en 2030.
. Su declaración final: Es necesario que trabajemos de esa fecha lo antes posible.
Photo: Steve Cowley at TEDGlobal 2009, Session 9: “Revealing energy,” July 23, 2009, in Oxford, UK. Fotografía: Steve Cowley en TEDGlobal 2009, 9 ª sesión: "La revelación de la energía," 23 de julio de 2009, en Oxford, Reino Unido. Credit: TED / James Duncan Davidson Crédito: TED / James Duncan Davidson
El físico Steven Cowley está seguro que la fusión nuclear es realmente la única solución sostenible a la crisis de combustible. Explica por qué la fusión funcionará -- y detalla los proyectos a los que él y muchos otros han dedicado sus vidas, trabajando contra el reloj para crear una nueva fuente de energía.

EDUART PUNSET
Redes 73: Pequeños soles en la Tierra (domingo 21 de noviembre)
Los combustibles fósiles se agotarán en apenas un siglo y no nos conviene dejar que sigan liberando gases de efecto invernadero a la atmósfera durante más años. La humanidad se ve obligada ya a buscar y a hacer rentables otras formas de energía. Las más nueva y prometedora es la energía de fusión, la energía de las estrellas, la misma que produce el Sol y que alimenta la vida que conocemos.
Hoy, en Redes, el físico Steven Cowley, del Culham Centre for Fussion Energy de Reino Unido, nos pondrá al día de los avances en la carrera por conseguir reproducir en la Tierra la energía de las estrellas, que llegará a ser virtualmente inagotable, segura, sin emisiones de carbono a la atmósfera ni residuos radiactivos de larga duración. Esperamos que este duro reto sea pronto una realidad.
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Fusión nuclear
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Fusión de deuterio con tritio produciendo helio-4, liberando un neutrón, y generando 17.59 MeV de energía, como cantidad de masa apropiada convertida de la energía cinética de los productos, de acuerdo con E = Δm c2.
En física nuclear y química nuclear, la fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen para formar un núcleo más pesado. Se acompaña de la liberación o absorción de una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.
La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (que, junto con el níquel, tiene la mayor energía de enlace por nucleón) libera energía en general, mientras que la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía; y viceversa para el proceso inverso, fisión nuclear. En el caso más simple de fusión del hidrógeno, dos protones deben acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte pueda superar su repulsión eléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía.
La fusión nuclear se produce de forma natural en las estrellas. La fusión artificial también se ha logrado en varias empresas, aunque todavía no ha sido totalmente controlada. Sobre la base de los experimentos de transmutación nuclear de Ernest Rutherford conducidos unos pocos años antes, la fusión de núcleos ligeros (isótopos de hidrógeno) fue observada por primera vez por Mark Oliphant en 1932; los pasos del ciclo principal de la fusión nuclear en las estrellas posteriormente fueron elaborados por Hans Bethe durante el resto de esa década. La investigación sobre la fusión para fines militares se inició en la década de 1940 como parte del Proyecto Manhattan, pero no tuvo éxito hasta 1952. La investigación sobre la fusión controlada con fines civiles se inició en la década de 1950, y continúa hasta este día.
Las reacciones de fusión dan energía a las estrellas y producen todos los elementos, excepto los más ligeros, en un proceso llamado nucleosíntesis. Aunque la fusión de los elementos más ligeros en las estrellas libera energía, la producción de los elementos más pesados absorbe energía.
Cuando la reacción de fusión es una cadena sostenida y fuera de control, puede resultar en una explosión termonuclear, como la generada por una bomba de hidrógeno. Las reacciones que no son autosuficientes aún pueden liberar una energía considerable, así como un gran número de neutrones.
Las investigaciones sobre la fusión controlada llevan más de 50 años persiguiendo el objetivo de obtener energía de fusión para la producción de electricidad. Este proceso ha estado repleto de extremas dificultades científicas y tecnológicas, pero esto se ha traducido en progreso. En la actualidad, las reacciones equilibradas y controladas (autosuficientes) de fusión, no han podido ser demostradas en los pocos reactores de tipo tokamak que hay en el mundo.[1] Está previsto que en torno al año 2018 entren en funcionamiento diseños viables para un reactor que, teóricamente, generará diez veces más energía de la requerida para calentar el plasma a la temperatura necesaria (ver ITER).
Se necesita mucha energía para forzar a los núcleos a fusionarse, incluso los del elemento más ligero, el hidrógeno. Esto se debe a que todos los núcleos tienen una carga positiva (debido a sus protones), y como las cargas iguales se repelen, los núcleos se resisten con fuerza a que se los ponga demasiado juntos. Acelerados a altas velocidades (esto es, calentados a temperaturas termonucleares), pueden superar esta repulsión electromagnética y acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte sea lo suficientemente grande como para lograr la fusión. La fusión de núcleos más ligeros, que crea un núcleo más pesado y un neutrón libre, en general libera más energía de la que se necesita para forzar a los núcleos a acercarse; se trata de una reacción exotérmica que puede producir reacciones autosuficientes.
La energía liberada en la mayoría de las reacciones nucleares es mucho mayor que en las reacciones químicas, porque la energía de enlace que mantiene unido un núcleo es mucho mayor que la energía que mantiene unido al núcleo con un electrón. Por ejemplo, la energía de ionización ganada con la adición de un electrón a un átomo de hidrógeno es 13.6 electrón-voltios—menos de una millonésima de los 17 MeV liberada en la reacción DT (deuterio-tritio), reacción que se muestra en el diagrama de la derecha. Las reacciones de fusión tienen una densidad de energía muchas veces mayor que la fisión nuclear, es decir, las reacciones producen mucha más energía por unidad de masa a pesar de que las reacciones de fisión individuales son generalmente mucho más enérgicas que las reacciones de fusión individuales, que a su vez son millones de veces más enérgicas que las reacciones químicas. Sólo la conversión directa de la masa en energía, como la causada por la colisión de la materia y la antimateria, es más energética por unidad de masa que la fusión nuclear.
[editar] Requisitos
Antes de que la fusión pueda tener lugar, debe superarse una importante barrera de energía producida por la fuerza electrostática. A grandes distancias dos núcleos se repelen entre sí debido a la fuerza de repulsión electrostática entre sus protones cargados positivamente. Si dos núcleos pueden ser acercados lo suficiente, sin embargo, la repulsión electrostática se puede superar debido a la interacción nuclear fuerte, que es más fuerte en distancias cortas.
Cuando se añade un nucleón como un protón o un neutrón a un núcleo, la fuerza nuclear atrae a otros nucleones, pero principalmente a sus vecinos inmediatos, debido al corto alcance de esta fuerza. Los nucleones en el interior de un núcleo tienen más vecinos nucleones que los de la superficie. Ya que los núcleos más pequeños tienen una mayor relación entre área de superficie y volumen, la energía de enlace por nucleón debido a la fuerza nuclear por lo general aumenta con el tamaño del núcleo, pero se aproxima a un valor límite correspondiente a la de un núcleo con un diámetro de cerca de cuatro nucleones.
La fuerza electrostática, por otra parte, es una fuerza inversa del cuadrado de la distancia, así que un protón añadido a un núcleo sentirá una repulsión electrostática de todos los otros protones en el núcleo. La energía electrostática por nucleón, debido a la fuerza electrostática por tanto, aumenta sin límite cuando los núcleos se hacen más grandes.
En distancias cortas, la interacción nuclear fuerte (atracción) es más fuerte que la fuerza electrostática (repulsión). Así, la mayor dificultad técnica para la fusión es conseguir que los núcleos se acerquen lo suficiente para fusionar. Las distancias no están a escala..
El resultado neto de estas fuerzas opuestas es que la energía de enlace por nucleón generalmente aumenta con el tamaño del núcleo, hasta llegar a los elementos hierro y níquel, y un posterior descenso para los núcleos más pesados. Finalmente, la energía de enlace se convierte en negativa y los núcleos más pesados (con más de 208 nucleones, correspondientes a un diámetro de alrededor de 6 nucleones) no son estables. Los cuatro núcleos más estrechamente unidos, en orden decreciente de energía de enlace, son 62Ni, 58Fe, 56Fe, y 60Ni.[2] A pesar de que el isótopo de níquel, 62Ni, es más estable, el isótopo de hierro 56Fe es una orden de magnitud más común. Esto se debe a una mayor tasa de desintegración de 62Ni en el interior de las estrellas impulsado por la absorción de fotones.
Una notable excepción a esta tendencia general es el núcleo helio-4, cuya energía de enlace es mayor que la del litio, el siguiente elemento más pesado. El principio de exclusión de Pauli proporciona una explicación para este comportamiento excepcional, que dice que debido a que los protones y los neutrones son fermiones, no pueden existir en el mismo estado. Helio-4 tiene una energía de enlace anormalmente grande debido a que su núcleo está formado por dos protones y dos neutrones, de modo que sus cuatro nucleones puede estar en el estado fundamental. Cualquier nucleón adicionales tendrían que ir en estados de energía superiores.
[editar] Confinamiento electrostático estable para fusión nuclear
Como se puede apreciar en el dibujo de abajo se basa en el encierro total de iones de hidrógeno confinados electrostáticamente.
Los beneficios de este confinamiento son múltiples:
* El grosor de la esfera de cobre anula la inestabilidad producida por los errores de simetría.
* La ionización del hidrógeno se produce fácilmente por el campo eléctrico que absorbe los electrones sin disminuir la intensidad del campo eléctrico.
* Se puede obtener un intenso campo eléctrico lo que evitaría que los iones de hidrógeno escapen.
* La energía consumida es menor que la que consume un reactor de fusión que produce un campo electromagnético para confinar los iones.
La fusión nuclear se logra por medio de compresión-descompresión aumentando o disminuyendo la intensidad del campo eléctrico, esto se logra aumentando o disminuyendo la velocidad del generador de electricidad. El moderador de neutrones que se puede utilizar es el plomo aunque habría que probar su eficacia. Ver dibujo en este enlace: [1] Y aquí [2]
http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclea

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