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Fusión Nuclear
- 1. Instituto Politécnico Nacional EscuelaSuperior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco 1RM3 “Exposición:Radioactividad” A l o p r i m i r e s t e e n l a c e , s e r á r e d i r i g i d o a n u e s t r a p r e s e n t a c i ó n . h t t p s : / / y o u t u . b e / I v e L Z w 3 4 N 8 s G r a c i a s . QUÍMICA BÁSICA Equipo 4 - > A l t a m i r a n o F e r r e i r a S o f í a - > P é r e z G u e r r e r o J u a n C a r l o s - > R a m í r e z O r d ó ñ e z M e l a n i e - > T e l l o C r u z N a o m i L i z e t t e - > V i l l a r r e a l R o j a s L u i s F e r n a n d o - > Z a v a l z a H e r n a n d e z E m i l i a n o
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- 3. 01 FUSIÓN NUCLEAR Lafusión nuclear es un proceso en el cual dos núcleos atómicos ligeros, generalmente de hidrógeno o de sus isótopos, se combinan para formar un núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía en el proceso. Este fenómeno es el que ocurre de manera natural en el núcleo de las estrellas, incluyendo nuestro Sol, y es la fuente de su enorme producción de energía.
- 4. ¿Cómo funciona? En lafusión nuclear, los núcleos atómicos deben superar la fuerza de repulsión electrostática que existe entre ellos, debido a que los núcleos tienen carga positiva. Para ello, se necesitan temperaturas extremadamente altas, del orden de millones de grados Celsius, para que los átomos adquieran suficiente energía cinética y puedan acercarse lo suficiente como para que la fuerza nuclear fuerte (que es la responsable de mantener unidos los núcleos atómicos) logre prevalecer.
- 5. FUSIÓN NUCLEAR Actualmente, unode los experimentos más ambiciosos en el campo de la fusión nuclear es el proyecto ITER, que se está construyendo en Francia. ITER busca demostrar la viabilidad técnica y económica de la fusión nuclear a gran escala, y es un esfuerzo internacional que involucra a países como Estados Unidos, China, Rusia, Japón y la Unión Europea.
- 6. 02 ÁTOMOS INVOLUCRADOS EN LA REACCIÓN Losisótopos de hidrógeno juegan un papel clave ya que poseen propiedades únicas que los hacen ideales para este proceso. Existen otros átomos que son ideales para este proceso pero requeiren condiciones más extremas para poder se eficientes.
- 7. TRITIO • Tiene unprotón y dos neutrones en su núcleo. • Es radioactivo. • Núcleo fácil de fusionar. DEUTERIO • Contiene un protón y un neutrón en su núcleo. • Fácil de almacenar y manipular. • Tiene una masa atómica baja.
- 8. En la fusiónDeuterio-Tritio, se produce helio y un neutrón de alta energía, lo que resulta en un proceso eficiente para liberar energía.
- 9. 03 PRINCIPAL REACTOR DE UNAFUSIÓN NUCLEAR Un reactor de fusión es aquella instalación en la que tienen lugar reacciones nucleares de fusión en un combustible formado por isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio), liberándose energía en forma de calor, para después transformarla en energía eléctrica.
- 10. REACTOR JT-60SA El reactorde fusión nuclear JT-60SA es uno de los más grandes del mundo y se encuentra en un hangar de Naka, al norte de Tokio, Japón. Este reactor tiene una vasija “tokamak” en forma de donut que contiene plasma calentado a 200 millones de grados Celsius. El objetivo del JT-60SA es investigar si la fusión nuclear es una fuente de energía segura, a gran escala y sin emisiones de carbono. El proyecto busca imitar el proceso que ocurre en el interior del Sol, donde los núcleos de hidrógeno se fusionan para formar helio, liberando energía en forma de luz y calor. El JT-60SA es un proyecto de la Unión Europea y Japón, y no tiene un creador específico.
- 11. C O NDICIO NE S DE T RA BA JO E N L O S RE A C TO RES Para que ocurra una reacción de fusión nuclear en un reactor, se necesitan condiciones específicas, como: Altas temperaturas Los núcleos deben colisionar a temperaturas de más de 10 millones de grados Celsius para vencer la repulsión electrostática entre ellos. Confinamiento magnético Los núcleos deben estar confinados en un espacio pequeño para aumentar las posibilidades de colisión. En los reactores de fusión, se utiliza un campo magnético para calentar y comprimir un plasma en una cámara de vacío. Combustible El combustible suele ser una mezcla de deuterio y tritio, dos isótopos del hidrógeno. Combustible El combustible suele ser una mezcla de deuterio y tritio, dos isótopos del hidrógeno.
- 12. 04 ¿CÓMO FUNCIONAUN REACTOR DE FUSIÓN NUCLEAR? Un Reactor de Fusión Nuclear busca replicar el proceso que ocurre dentro del Sol y las Estrellas, donde estas fusionan sus núcleos ligeros (Hidrogeno) para formar unos más pesados, para liberar grandes cantidades de energía, con el fin de crear una energía limpia sin la necesidad de quemar combustibles fósiles, esta idea está basada en la ecuación de Einstein E = m𝑐2 Esta ecuación deduce la cantidad de energía que se puede liberar incluso en pequeñas cantidades de materia.
- 13. ¿Cómo funciona? Aquí dosnúcleos ligeros (generalmente de deuterio y tritio) se combinan para formar un núcleo más pesado (helio), liberando una gran cantidad de energía en forma de calor y neutrones CÁMARA DE VACIO SELENOIDE CENTRAL Genera un campo magnético necesario para inducir Corriente electrical al plasma BOBINA TOROIDAL Genera un campo magnético fuerte y estable que guía el movimineto del plasma MANTO Rodea la cámara de vacío, para capturar la energía y en la producción de tritio para alimentar la reacción BOBINA POLOIDAL Crean un campo magnético en dirección perpendicular al toroidal , este campo proporciona estabilidad al plasma DIVERTOR Sitema de escape, recolecta las particulas de desechos del plasma CRIOSTATO Sistema de aislamiento térmico que mantiene los imanes superconductores a temperaturas cercanas al cero absoluto
- 14. 04 VENTAJAS Y DESVENTAJAS ANTECEDENTES. Durante bastantetiempo los científicos han estado en busquéda de una energía que replique el proceso del sol en la tierra. Para ello varias naciones han visto la posibilidad de unirse para desarollar este concepto de fusión. A continuación una tambla comparativa de las ventajas y desventajs como la anterior.
- 15. Ventajas Desventajas °Une nacionesen proyectos científicos para desarrolarse. °Tecnología en desarrollo °Genera energía baja en emiciones °Altos costos de inversión. °Cantidades mucho más bajas desechos radiactivos de larga duración. °Condiciones extremas °Se produce de forma natural. °Mantener la fusión estable y eficiente °No emite gases contaminantes CO2 °Aún se encuentra lejos de alcanzarla. °No hay riesgo de explosiones nucleares °Contención del plasma °Alta eficiencia energética °Materiales limitados para la constrcucción de reactores °No depende de tensiones geopolíticas °Radiación de neutrones °Autonomía energética °Complejidad en Ingeniería
- 17. 05 ETAPAS DE UNA FUSIÓNNUCLEAR Cada una de las etapas es crucial para lograr una reacción de fusión eficiente y sostenible, con el potencial de proporcionar una fuente de energía limpia y prácticamente inagotable. La fusión nuclear representa una solución potencialmente revolucionaria para satisfacer las necesidades energéticas del futuro, ofreciendo una alternativa limpia, segura y abundante a las fuentes de energía convencionales.
- 18. Etapas para generarenergía 1. Calentamiento del Plasma Alcanzar temperaturas extremadamente altas (millones de grados Celsius). A un gas de hidrogeno (Deuterio y Tritio) se le someten métodos de calentamiento, como por ondas de radiofrecuencia para ionizar el gas y formar plasma. 2. Confinamineto del Plasma Mantener el plasma en condiciones adecuadas para que los núcleos puedan fusionarse. Se usan campos magnéticos para mantener el plasma en su lugar sin que toque las paredes del reactor. También utiliza láseres para comprimir y calentar pequeñas cápsulas de combustible. Es necesario para que los nucleos se muevan y choquen. 3.Fusión Nuclear Lograr que los núcleos ligeros se fusionen. La fusión de núcleos como el deuterio y el tritio produce helio y libera una gran cantidad de energía en forma de calor. 4. Conversión de Energía Transformar la energía térmica generada en electricidad. El calor producido calienta un fluido, generando vapor que mueve turbinas conectadas a generadores eléctricos.
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