La fusión de deuterio y su máximo potencial para la generación de energía sostenible a nivel mundial:
Limpie el poder sostenible por más tiempo que la Tierra ha existido o el sol se quemará
La conversión completa de combustible nuclear de deuterio libera un contenido de energía de 250 x 10 ^ 15 julios por tonelada métrica de deuterio.
La cantidad de deuterio en los océanos del mundo se estima en 4,6 x 10 ^ 13 toneladas métricas. El deuterio presente en el agua de mar producirá alrededor de 5 x 10 ^ 11 TW-año de energía.
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En el año 2016, todo el planeta consumió alrededor de 17 TW años de energía, lo que significa que el contenido de energía del deuterio en el agua de mar sería suficiente para 29,4 mil millones de años de suministro de energía.
Para dar a los 10 mil millones de personas que se espera que vivan en el planeta en 2050 el nivel de prosperidad energética a la que estamos acostumbrados en el mundo desarrollado, un uso promedio continuo de energía de 6 kilovatios por persona, como es típico en Europa, necesitaríamos generar 60 teravatios de energía como planeta, el equivalente a 900 millones de barriles de petróleo por día.
El tiempo transcurrido desde la primera formación de la Tierra = 4.54 mil millones de años.
El tiempo hasta que se quema el sol = 5 mil millones de años.
El deuterio en el mar es capaz de alimentar por completo el planeta Tierra a un nivel de 60 Teravatios durante 8.33 mil millones de años.
(más de lo que la tierra ha existido o el sol arderá)
Algunos pueden no considerar que la fusión nuclear sea renovable, ya que depende de la fusión de Deuterio tomada de los océanos del mundo que, aunque es muy abundante, es limitada. Sin embargo, la energía de fusión debería producir energía confiable y despachable a demanda por más tiempo que la energía eólica y solar renovable.
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Es probable que se use una sucesión de reacciones de fusión a medida que la humanidad domine la capacidad de producir energía a partir de la fusión. El siguiente diagrama enumera algunas de las reacciones de fusión más prominentes y prometedoras agrupadas en “generaciones técnicas”
Los reactores de fusión productores de energía exitosos más antiguos probablemente usarán las reacciones de fusión de primera generación (fusión DT y DD). Con el tiempo, el avance técnico permitirá que los combustibles de fusión de segunda y tercera generación se utilicen para la generación de energía comercial y para aplicaciones de transporte (barcos, automóviles, aviones e incluso herramientas eléctricas) en el transcurso de los próximos 200 años.
El máximo potencial de la fusión DD es muy, muy grande.
La propuesta original de fusión en los primeros días del programa de fusión (finales de los años 1940 y 1950) fue producir energía a través de la auto fusión del deuterio, la reacción DD. Esta reacción produce con igual probabilidad, ya sea el isótopo de helio ligero con dos protones y un neutrón (He3) o el isótopo de hidrógeno más pesado, el tritio (T) con un protón y los neutrones de arrastre. Ambas reacciones liberan energía, generalmente medida en millones de electronvoltios (MeV).
D + D -> He3 + n + 3.2 MeV
D + D -> T + p + 4.0 MeV
Estos productos de reacción pueden reaccionar ellos mismos con el deuterio y se “quemarán” en su lugar o se reciclarán.
D + T -> He4 + n + 17.6 MeV
D + He3 -> He4 + p + 18.3 MeV
Debido a que el combustible para las dos últimas reacciones se genera en las dos primeras, solo se necesita suministrar deuterio externamente. Los productos de reacción finales – helio e hidrógeno ordinarios – son benignos, pero los neutrones energéticos pueden dañar e inducir radioactividad en la estructura del reactor. Esta activación de neutrones de la estructura del reactor es un problema manejable que los ingenieros nucleares pueden reducir y minimizar mediante el uso de aceros y materiales de baja activación de neutrones en la cámara de fusión. Se puede obtener una mejora adicional en la resolución del daño por neutrones y los problemas de activación de neutrones en la cámara de fusión mediante el empleo de una pared descendente de sal fundida neutrónicamente gruesa cargada con un absorbente de neutrones que absorbe los neutrones de fusión antes de que dañen la estructura del reactor y también eliminan con seguridad el calor de la reacción de fusión.
Vale la pena señalar que Tritium raro y costoso se produce durante la fusión DD. Si bien se espera que la mayoría del tritio producido por la fusión DD se queme in situ dentro del reactor de fusión ICF DD a medida que funciona, los cálculos y simulaciones sugieren que se puede eliminar suficiente tritio después de completar cada disparo de fusión DT-DD para proporcionar de forma sostenible el Se requiere tritio para mantener la operación de fusión siempre que se suministre dueterium separado del agua de mar al reactor de fusión. El Deuterio puro se convierte en el verdadero combustible de un dispositivo de fusión DT-DD ICF puro de 2 etapas. El tritio de una fuente externa solo necesita ser suministrado para el primer disparo de fusión y, a partir de entonces, el tritio se produce de manera sostenible dentro del reactor de fusión al eliminar el tritio producido en la cámara de fusión por el disparo anterior.
Dispositivo de fusión pura “Mini-Mike” para una generación de energía de fusión económica y segura:
A continuación se muestra un dispositivo de fusión ICF puro de 2 etapas que utiliza un primario DT esférico de 100 MJ de pequeño rendimiento para producir una onda de detonación encendida por choque en un cilindro cónico mucho más grande de cíclido líquido de deuterio comprimido que produce un rendimiento energético total de 250 GJ por disparo . Este diseño utiliza un diseño comprobado básico para producir energía de fusión que funcionó la primera vez que se probó (1952 – prueba nuclear Ivy-Mike) y desde entonces nunca ha fallado en décadas de pruebas de campo posteriores. Este diseño minimiza el uso de Tritio costoso y raro en el primario de fusión pura de 100 MJ mientras produce la mayoría de la energía de fusión de la fusión del deuterio puro a través de la fusión DD en el secundario de fusión cilíndrica. La iniciación de un dispositivo DT-DD híbrido de 2 etapas con rendimiento energético de 250 GJ por minuto produce una potencia promedio de 1 Gigavatios en un reactor de fusión comercial.
(más información) – Lawrence Lidsky (MIT)
http://orcutt.net/weblog/wp-cont…