Sí, es posible conectar dos reactores de fusión (y hay momentos que probablemente serían útiles).
Mientras que los reactores de fusión tokamak a menudo son percibidos popularmente por el público para producir energía continua, la realidad es que los Tokamaks actuales realmente producen energía de fusión en pulsos de hasta unos pocos cientos de segundos.
El requisito de energía continua a alta disponibilidad es particularmente exigente para la salida esencialmente pulsada del tokamak, aunque posiblemente opera en modo de pulso muy largo (generalmente varios cientos de segundos). Aunque los investigadores sugieren que el movimiento y la estabilidad del plasma pueden mantenerse durante muchas horas después del inicio del barrido de voltaje, existe una diferencia de disponibilidad significativa entre las operaciones de pulso largo y una operación verdaderamente continua.
Se ha prestado mucha atención al desafío de la operación continua de tokamaks. Un enfoque para producir energía de fusión continua podría involucrar múltiples tokamaks en una sola estación de energía. Una futura compañía eléctrica que use fusión nuclear podría construir dos tokamaks de pulso largo que funcionen fuera de fase entre sí para producir vapor para impulsar un solo conjunto de turbogeneradores para la producción continua de electricidad.
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El potencial máximo de la fusión DD del combustible de deuterio es muy grande:
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La fusión DD 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 deuterio y se “quemarán” en su lugar o se recogerán y quemarán en reactores especializados.
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 el deuterio necesita ser suministrado externamente. Los productos de reacción finales – helio e hidrógeno ordinarios – son benignos, pero los neutrones energéticos producidos pueden dañar e inducir la radiactividad (activación de neutrones) de la estructura del reactor.
El deuterio en un metro cúbico de agua de mar contiene la misma cantidad de energía que 269 toneladas métricas de carbón.
De todos los combustibles nucleares, ya sea fisión o fusión, la fusión de Deuterio puro separado del agua de mar produce la energía más alta por masa dada.
Aproximaciones de contenido energético para combustibles nucleares
(suponiendo el consumo completo del combustible nuclear en cada caso) –
(Fisión)
Algunas aproximaciones convenientes de contenido de energía para combustibles nucleares –
Fisión de Pu-239: 7.23832 x 10 ^ 7 MJ / kg
Fisión de U-235: 7.36384 x 10 ^ 7 MJ / kg
Fisión de U-233: 7.44752 x 10 ^ 7 MJ / kg
(Fusión)
Fusión de protones – Boro-11: 7 x 10 ^ 7 MJ / kg
Fusión de deuteruro de litio-6: 2.67776 x 10 ^ 8 MJ / kg
Fusión de tritio y deuterio (50/50): 3.363936 x 10 ^ 8 MJ / kg
Fusión de deuterio puro: 3.439248 x 10 ^ 8 MJ / kg
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Sí, es legal comprar y usar Deuterium en proyectos de la Feria de Ciencias.
El actual regulador nuclear de EE. UU., NRC, no declara al deuterio como un material nuclear controlado especial. El deuterio es totalmente no radiactivo y presenta un riesgo mínimo para los experimentadores. Históricamente, la mayoría de los reactores de fusión que han operado en la tierra han operado con deuterio durante parte de sus vidas. El deuterio como isótopo más pesado de hidrógeno es difícil de almacenar y, en realidad, puede pasar a temperatura elevada a través de las paredes de los tanques destinados a contenerlo. Como cuestión práctica, en general es más fácil comprar y almacenar agua pesada (D20) y luego, mediante electrólisis, producir deuterio a partir del agua pesada según sea necesario para su experimento de fusión cuando lo necesite. El agua pesada se puede obtener de manera relativamente barata en eBay (las subastas recientes de eBay ofrecen 2 gramos de D2O por $ 8.00 por botella)