Si fuéramos capaces de aprovechar el poder de una reacción de fusión nuclear, ¿sería posible condensarla en reactores móviles y compactos, como el traje de Iron Man? (Perdón por hacer referencia a la ficción, es el único ejemplo que se me ocurre).

Answer 1

Es muy posible que en un futuro no muy lejano veamos el desarrollo práctico de reactores de fusión pequeños exitosos.

Fusion tiene muchas ventajas significativas cuando se usa para construir reactores pequeños:

1) Fusion no tiene requerimiento de masa crítica; todo lo que requiere una reacción de fusión es que se cumplan las condiciones adecuadas (temperatura, densidad plasmática y tiempo de confinamiento) para apoyar la fusión. Como resultado, se pueden construir plantas de energía de fusión muy pequeñas.

2) Los combustibles de fusión están ampliamente disponibles en el espacio. El hidrógeno (y el deuterio) son los elementos más abundantes en el universo. El hidrógeno es completamente 10 ^ 10 veces más abundante en átomos en el universo que cualquier combinación de combustibles de fisión (U233, U235, Pu239).

3) Cuando la fusión no funciona, tiende a encenderse, y los accidentes graves y la fusión no tienden a suceder.

4) Los neutrones y gammas producidos por reactores de fisión son difíciles de proteger para pequeñas aplicaciones de reactores de fusión. Las partículas cargadas como los protones producidos por la fusión He3-He3 son algo más fáciles y más rentables de proteger. Se puede usar una combinación de campos magnéticos y campos electrostáticos para proporcionar una solución de baja masa para blindaje biológico necesaria para proporcionar una excelente seguridad del operador para los reactores de fusión de confinamiento inercial He3-He3 móviles.

Helium3-Helium3 fusion

He3 + He3-> He4 + 2 protones + 12.86 MeV (energía)

La fusión He3-He3 produce solo protones cargados y energía (no es difícil proteger a los neutrones).

Los protones cargados producidos a partir de la fusión He3-He3 se pueden recolectar en rejillas y pantallas livianas y usarse directamente para alimentar motores eléctricos que realmente conducen las ruedas de un automóvil eléctrico de fusión u otra pequeña aplicación de fusión (¿Iron Man Suit?). La fusión Hetron-He3 sin neutrones no requiere un generador de turbina de precisión costoso para convertir el calor nuclear en electricidad (para la fusión He3-He3, es suficiente una recolección directa de partículas cargadas de menor costo y menor peso).

La energía requerida de un controlador de fusión para encender con éxito pequeñas cápsulas de fusión DT-ICF de subgramo se ha demostrado experimentalmente [1] en aproximadamente 20 MJ entregados a un punto de 2 mm en menos de 3 nanosegundos. 20 MJ es la cantidad de energía liberada al quemar 2.5 tazas de gasolina automotriz. Se espera que los requisitos del fusón He3-He3 sean aproximadamente 40X para la fusión DT ICF.

¿Habrá alguna vez pequeños reactores de fusión que alimenten directamente autos de fusión, aviones, cohetes e incluso herramientas eléctricas?

Quizás no en el corto plazo.

Los reactores de fusión pequeños con bajos requisitos de blindaje alimentados por fusión aneutrónica He3-He3 probablemente surgirán en algún momento de nuestro futuro. El dispositivo de estilo de fusión más compatible con este estilo de fusión es Inertial Confinement Fusion.

[1] – Pruebas de campo de halita-centurión de la guerra fría en el sitio de prueba de Nevada
Documentos de origen de Halite-Centurion (con enlaces cuando sea posible) –

Artículo del NY Times publicado en el momento de las pruebas de campo de Halite-Centurion: el avance secreto en la fusión nuclear provoca una disputa entre los científicos

El avance secreto en la fusión nuclear provoca una disputa entre los científicos

El siguiente documento contiene lo que John Lindl pudo publicar públicamente con respecto a Halite-Centurion ICF por el DOE

“Desarrollo del enfoque de impulso indirecto para la fusión por confinamiento inercial y la base de la física objetivo para la ignición y la ganancia”. John Lindl Página: 3937. AIP Física del plasma. Instituto Americano de Física, 14 de junio de 1995.

http://hifweb.lbl.gov/public/Sha…

Comparación de los principales ciclos de combustible de fusión (incluido He3-He3)

Gráfico de combustibles de fusión para reactores móviles y propulsión nuclear –

Answer 2

Presenté un póster para una conferencia de nano tecnología sobre la idea de un reactor de micro fusión basado en un acelerador electrostático no estadístico. La idea era usar nanotubos para crear aceleradores electrostáticos de dos cm más o menos de largo apuntados entre sí para acelerar los iones que se fusionarían de dos en dos. Esto permitiría la fusión aneutrónica con cero o menos del 1% de los neutrones de una reacción DD tradicional. Solo se necesitan de 50 a 300kV. Las vigas se pueden dirigir con precisión. La energía iónica podría recuperarse para múltiples pases. ¿Es posible? Esa fue mi pregunta en aquel entonces.

Incluso si las reacciones de fusión pudieran lograrse con una eficiencia razonable, ¿pueden los reactivos alejarse del acelerador? ¿Se pueden capturar los productos cargados y recuperar la eficiencia energética? Incluso si solo se usan los isótopos de combustible aneutrónico, ¿son todas las reacciones aneutrónicas? En los reactores de fusión térmica tiene 2 isótopos y reaccionarán consigo mismos y entre sí, creando reacciones secundarias. Fusión aneutrónica – Wikipedia

Es especulativo por decir lo menos.

Answer 3

En esencia, ¿los reactores de fusión son escalables a ese tamaño?

Es difícil de decir ya que ni siquiera estamos cerca de hacer un práctico reactor de fusión de cualquier tamaño. Cualquier respuesta tendría que ser especulación sobre bases teóricas, con problemas prácticos de ingeniería ignorados ya que no lo sabremos hasta que lo intentemos.

Sabemos que, a diferencia de la fisión, no hay masa crítica. En la fusión por confinamiento inercial, podemos usar cantidades muy pequeñas de combustible de fusión por disparo.

Aunque los láseres utilizados son grandes

Fusión de confinamiento inercial – Wikipedia

El confinamiento magnético estilo Tokamak, por otro lado, utiliza, a partir de ahora, grandes equipos. Solo una sección está debajo, vea la figura humana para la escala

ITER – Wikipedia

Nuevamente, no sabemos con certeza si podemos hacer un reactor de fusión práctico tan compacto. Cualquiera sea el método.

Answer 4

Los fusores y los nanoaceleradores son relativamente pequeños. Tal vez habrá un camino para que ellos superen la unidad. El aislamiento magnético y los reactores calentados por láser siempre serán mucho más grandes que los portátiles.

Sin embargo…

La mayoría de las reacciones de fusión comúnmente investigadas producen radiación desagradable (neutrones, rayos gamma, etc.), y el blindaje requerido es grande, pesado y no se puede reducir significativamente en tamaño. Existen reacciones de fusión conocidas que podrían ser mucho más seguras, pero el marco de tiempo para su éxito probablemente esté mucho más lejos.

OTOH, si estás escribiendo ciencia ficción, hay muchas cosas que puedes plantear.

Answer 5

No con ninguna tecnología actualmente alcanzable.

Answer 6

No con nuestra tecnología actual. Lo más parecido que tenemos a un reactor de fusión es masivo. Tal vez en unas pocas décadas la tecnología avance hasta un punto en el que podamos crear pequeños reactores nucleares móviles de uso múltiple (como en Regreso al futuro), pero aún no hemos llegado.