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Fisión vs fusión: ¿Cuál es la diferencia?

Impresión artística de fisión generada por computadora. Crédito de la imagen: Getty Images

La fisión y la fusión son procesos atómicos naturales que liberan cantidades increíbles de energía, pero en muchos sentidos son opuestos. Fisión implica la división de un solo núcleo atómico, generalmente pesado, mientras que fusión requiere la combinación de dos o más luces átomos .

Los átomos incluyen protones y neutrones unidos en un núcleo central. Elementos radiactivos, como uranio , puede contener docenas de estas partículas en sus corazones atómicos.

La fisión ocurre cuando elementos pesados ​​como el uranio se desintegran espontáneamente, lo que hace que sus núcleos se dividan. Cada una de las mitades resultantes tiene un poco menos de masa que el núcleo atómico original y la masa faltante se convierte en energía.

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físicos Lise Meitner y Otto Frisch descubierto los principios subyacentes a la fisión después de recibir una carta privada del químico nuclear Otto Hahn en diciembre de 1938. Los experimentos de Hahn demostraron que los átomos de uranio bombardeados con neutrones se dividirían, y Meitner y Frisch utilizaron la nueva ciencia de mecánica cuántica para explicar por qué sucedió esto.

Los tres científicos pronto se dieron cuenta de las terribles implicaciones de su descubrimiento, que estaba sucediendo bajo la sombra de la Segunda Guerra Mundial. Una sola instancia de fisión podría liberar una cantidad relativamente pequeña de energía, pero muchas reacciones de fisión que ocurrían al mismo tiempo tenían lapotencial para ser bastante destructivo si se usa para desarrollar algo como un bomba atómica .

Fisión nuclear para energía y armas

Cuando un átomo de uranio atraviesa la fisión de forma natural, libera un neutrón que se desplazará a toda velocidad. Si este neutrón golpea otros átomos de uranio cercanos, también se dividirán, creando una reacción en cadena en cascada. En 1951, los ingenieros construyeron la primera planta de energía que aprovechóel proceso de fisión nuclear para producir energía, según Departamento de Energía de EE. UU. .

En una planta de energía nuclear, este proceso se controla cuidadosamente. La fisión libera calor, que hierve el agua y genera vapor que hace girar una turbina.

Pero en una bomba atómica, la reacción en cadena en cascada se sale de control y la fisión ocurre a un ritmo cada vez mayor. Esto libera una enorme cantidad de energía en un lapso corto, generando la devastadora explosión de la bomba.

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Por qué la fusión no produce energía, todavía

El núcleo de plasma del Reactor Termonuclear Experimental Internacional está a medio camino. Este es el complejo tokamak, que albergará plasma que es 10 veces más caliente que el sol, una vez que esté completo. Crédito de la imagen: ITER

La fusión, por el contrario, aún no se ha desarrollado completamente como fuente de energía humana. En la fusión nuclear, dos núcleos de un elemento ligero, como el hidrógeno, deben superar su repulsión electromagnética natural y fusionarse en un solo núcleo más pesado.

La entidad resultante es ligeramente menos masiva que los dos núcleos originales y, al igual que con la fisión, esta masa faltante se convierte en energía. Pero generar suficiente energía para aplastar los átomos hasta que se peguen no es fácil y generalmente requiere el entorno extremo deel vientre de una estrella para suceder.

Los ingenieros siempre han soñado con realizar reacciones de fusión sostenidas de aquí en adelante Tierra . La energía de fusión produciría menos desechos nucleares que la fisión y utiliza elementos ligeros relativamente comunes, como el hidrógeno, en lugar del uranio más raro, como suministro de combustible, según Organismo Internacional de Energía Atómica .

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Pero crear y mantener la fusión es difícil. Un experimento internacional para probar la viabilidad de usar la fusión nuclear sostenida para producir energía lo ha hecho construyó un imán es tan alto como un edificio de cuatro pisos y 280.000 veces más poderoso que campo magnético de la Tierra , como parte del Reactor Termonuclear Experimental Internacional ITER.

Pero ITER, una asociación científica entre 35 países, ha sufrido numerosos retrasos durante su construcción y no se espera que genere más energía de la que consume hasta al menos en la década de 2030 .

Recursos adicionales

Adam Mann es un periodista especializado en historias de astronomía y física. Tiene una licenciatura en astrofísica de UC Berkeley. Su trabajo ha aparecido en New Yorker, New York Times, National Geographic, Wall Street Journal, Wired, Nature, Sciencey muchos otros lugares. Vive en Oakland, California, donde le gusta andar en bicicleta. Síguelo en Twitter @adamspacemann.