Depende de a qué nivel quieras aprenderlo. El principio básico no es muy difícil de entender si se trata en un nivel. Ambos procesos pueden liberar energía cuando producen un núcleo (o incluso núcleos) de átomos que incorporan menos energía. En cierto sentido, son más estables. Por ejemplo, en el Sol, cuatro núcleos de hidrógeno (protones) se fusionarán (a través de unos pocos pasos intermedios) para producir un núcleo de helio que comprende dos protones y dos neutrones. La energía incrustada en cuatro protones separados es mayor que la de dos protones y dos neutrones en un solo núcleo. Eso también se manifiesta en los núcleos individuales que tienen un poco menos de masa que los cuatro protones (del principio de equivalencia masa-energía descubierto por Albert Einstein). En la jerga, los núcleos de helio son más estables que los cuatro protones.
En esencia, los núcleos atómicos más pesados son más estables que los ligeros hasta los núcleos de hierro, que es el más estable de todos (la energía incrustada más baja). Entonces, la fusión solo libera energía hasta el punto de crear hierro a partir de elementos más ligeros. Crear elementos más masivos que el hierro en realidad requiere energía. Tenga en cuenta que estoy pasando por alto tales detalles como la estabilidad de diferentes isótopos donde hay diferentes números de neutrones para un elemento dado.
La fisión es igual a la inversa. Esencialmente, los elementos muy pesados son menos estables que los más ligeros (hasta que llegue al hierro). Algunos son tan inestables que se desintegrarán espontáneamente y producirán un núcleo (o, a menudo, más de uno) de elementos más ligeros que representan menos energía inherente. Esta desintegración espontánea se llama, por supuesto, radioactividad. Los reactores de fisión utilizan este proceso.
La razón por la que la fusión es un proceso más “eficiente” que la fisión es en gran parte porque se libera más energía de las masas más pequeñas. El hidrógeno es el elemento más ligero y obtienes (proporcionalmente) mucha más energía por creación de un núcleo de helio que la que obtendrás al dividir un núcleo de uranio.
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La comprensión básica de lo que esto significa en términos de núcleos (y sus componentes de neutrones / protones) más otras partículas emitidas no es particularmente difícil. Puede llevarlo un poco más lejos y comenzar a observar qué sucede con los protones y neutrones individuales y sus quarks constituyentes y las interacciones débiles y fuertes. Comienza a volverse más complicado cuando ingresas al tratamiento en lo que se llama cromodinámica cuántica y teoría del medidor cuántico, incluso a nivel de los principios involucrados.
Sin embargo, si está buscando entender esto a nivel de representaciones matemáticas, se vuelve mucho más difícil nuevamente. Poner los principios en un reactor en funcionamiento involucra muchas otras físicas fuera de la mecánica cuántica básica, pero ha sido posible desde justo después de la Segunda Guerra Mundial. Fusion es otra cosa completamente distinta. La física está (más o menos) hecha, pero los desafíos completos de producir un reactor de fusión en funcionamiento, donde los problemas masivos de ingeniería y física se cruzan es enormemente difícil.
Entonces, ¿a qué nivel necesitas entender eso? ¿Solo lo suficiente para entender los principios, o lo suficiente como para contribuir a la solución? Este último es asombrosamente exigente.