Fusión Nuclear

El ITER tendrá Q=10 (consumo de 50 Mwhr y producción momentánea de 500 Mwhr). Hasta ahora el Q máximo (logrado en el JET)es de 0,7. El reactor japones JT60 es el que ha logrado triple producto más alto. Y el sistema NIF de Livermore, California es el que ha alcanzado las temperaturas más altas, de varios cientos de millones de grados ºC.

Fusión Nuclear: reactor piloto en construcción

Sector ya construído.

http://www.iter.org

490000 Kcal/m2490000 Kcal/m2

¿?(2019)

Sistema magnético superconductor

El estado de un plasma muy caliente y su cercanía a la condición de encendido puede caracterizarse por el producto de la temperatura, la densidad y el “tiempo de confinamiento energético”. El valor de esta última variable describe la capacidad del plasma para mantener su alta temperatura; en otras palabras, es una medida del grado de aislación del plasma. El encendido del plasma, que es la situación en el cual la energía producida es mayor que la energía consumida, sólo puede lograrse si este "triple producto de fusión“ Densidad x Tiempo de confinamiento x Temperatura supera un determinado valor. Las temperaturas necesarias para “encender” el plasma están entre los 100 y 200 millones de grados ºC.

Confinamiento magnético de plasma en el tokamak superconductor de Corea, KSTAR. El plasma irradia en un espectro que nuestros ojos no pueden ver. Lo que es visible en esta imagen son las regiones más frías en el borde exterior del plasma. Foto: KSTAR.

No entraré en la deducción matemática del criterio de Lawson , formulado inicialmente en 1957, ni en la evolución del mismo hasta llegar al concepto actual del triple producto- Se puede ver la deducción matemática (bastante sencilla) en las páginas 511 a 515 del libro:

Centrales térmicas y nucleares . Pallares Huici, Domingo Enrique (7/2009) capitulo 13http://dspace.upv.es/xmlui/bitstream/handle/10251/5881/Cap-13.pdf?sequence=45

El valor del triple producto mínimo para que se produzca la ignición del reactor, es decir para que la energía de fusión sea mayor que la energía suministrada al plasma es, expresada en grados Kelvin: nT ζE ≥ 3,315+1028 ºK*s*m-3

N: número de iones/volumenT :Temp. en ºKζE : Tiempo de confinamiento energético

Fusión Nuclear: ¿cuan lejos estamos?

El auto mantenimiento de la reacción se espera para el 2019. La construcción de la planta demostrativa, para 2035; entraría a la red hacia 2045.

Pero depende de la prioridad económica que se le de al proyecto (flujo de fondos…)

Ver: Centrales térmicas y nucleares . Pallares Huici, Domingo Enrique (7/2009) capitulo 13http://dspace.upv.es/xmlui/bitstream/handle/10251/5881/Cap-13.pdf?sequence=45

Evolución del triple producto a lo largo del tiempo: comparación con módulos de memoria.

Relación con la temperatura del plasma

Stellarator japones ver http://www.ornl.gov/fed/stelnews

Large Helical Device, Toki, Gifu, Japan Ver http://www.lhd.nifs.ac.jp/en/home/lhd.html

Usa un sistema de contención de plasma diferente al del Tokamak, en el cual hay circulación de corriente a través del plasma; este usa un campo magnético denominado heliotrón.

Gràfica de bobinas magnéticas y del plasma del Wendelstein7_x , en construccion en el Max Plank institute, Alemania. Ver http://www.ipp.mpg.de/de/for/projekte/w7x/for_proj_w7x.html

National Ignition Facility

The National Ignition Facility, or NIF, is a laser-based inertial confinement fusion (ICF) research device located at the Lawrence Livermore National Laboratory in Livermore, California. NIF uses powerful lasers to heat and compress a small amount of hydrogen fuel to the point where nuclear fusion reactions take place. Ver https://lasers.llnl.gov/

Recipe for a Small StarTake a hollow, spherical plastic capsule about two millimeters in diameter (about the size of a small pea)Fill it with 150 micrograms (less than one-millionth of a pound) of a mixture of deuterium and tritium, the two heavy isotopes of hydrogen.Take a laser that for about 20 billionths of a second can generate 500 trillion watts – the equivalent of five million million 100-watt light bulbs.Focus all that laser power onto the surface of the capsule.Wait ten billionths of a second.Result: one miniature star.In this process the capsule and its deuterium-tritium (D-T) fuel will be compressed to a density 100 times that of solid lead, and heated to more than 100 million degrees Celsius – hotter than the center of the sun. These conditions are just those required to initiate thermonuclear fusion, the energy source of stars.

Se logró ignición en Octubre de 2010…

El proyecto LIFE El éxito en el NIF servirá como un trampolín para LIFE, una tecnología híbrida que combina los mejores aspectos de la fusión nuclear, una energía limpia, inherentemente segura y prácticamente con la fisión, una tecnología de energía confiable, libre de carbono que actualmente proporciona aproximadamente el 16 por ciento de la electricidad de todo el mundo. A través de la combinación de la fusión y la fisión, plantas de energía podrán generar gigavatios durante 50 años evitando las emisiones de dióxido de carbono, resolviendo la proliferación nuclear y eliminando los desechos nucleares a largo plazo. Los inventarios actuales y futuros de combustible nuclear gastado, uranio natural y empobrecido y plutonio podrían producir suficiente para todo el mundo por cientos de años. Ademas de brindar una ventaja tecnologica importante en la generacion de energias para dentro de 10 años.Ver https://lasers.llnl.gov/about/missions/energy_for_the_future/life/

Las cosas difíciles se pueden hacer rápidamente. Las imposibles llevan un poco más de tiempo…