LA FUSIN NUCLEAR CON LASER: ENERGA DEL FUTURO

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LA FUSIÓN NUCLEAR CON LASER ENERGÍA DEL FUTURO

• Láseres y Aplicaciones
• Carlos Blanco
• Rafael Serra

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Objetivo

• Conocer qué es la fusión nuclear con iniciación
  láser.
• Tipo de láseres usados.
• Condiciones necesarias para que se de la fusión
  láser.

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Introducción

• Las reacciones nucleares se usan para producir
  energía.
• Existen dos tipos Fisión y Fusión
• Actualmente todos los reactores son de fisión,
  pero la fusión se perfila como una forma mas
  rentable, segura y casi inagotable de obtener
  energía si se superan las barreras tecnológicas.

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Entorno Teórico

• Einstein
• Ley Coulomb
• Inestabilidad de Rayleigh-Taylor
• Fisión nuclear
• Fraccionar núcleos de átomos pesados en otros más
  ligeros para obtener energía.
• Fusión nuclear
• Unir dos átomos livianos para obtener otros más
  pesados y liberar energía.
• Puede darse por confinamiento magnético o inercial

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Inestabilidad de Rayleigh-Taylor

• Dos sustancias de diferente densidad en contacto
  y existe una fuerza dirigida de la zona de alta
  densidad a la zona de baja densidad, cualquier
  perturbación que se produzca en la zona de
  interfase crecerá rápidamente hasta convertirse
  en una gran protuberancia que se separará como
  una gota.

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Por qué no cae en bloque? Inestabilidad de
Rayleigh-Taylor Aire y Agua son 2 sustancias con
diferente densidad separadas por una superficie
en donde existe una fuerza que va de la zona de
alta a la de baja densidad.
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Reacciones Nucleares
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La Fusión Nuclear

• Se parte de Deuterio y Tritio, isótopos de H
• está presente en el H2O (0,015).
• se extrae del Li
• En forma de microesferas

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Condiciones

• Temperaturas del orden de 106K
• Generación de Plasma o Gas ionizado
• Velocidades de 107 cm/s
• Densidades del orden de 200g/cm3

CONDICIONES QUE SE DAN EN LAS ESTRELLAS
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El Láser en la fusión

• Sirve como iniciador de la Reacción
• Proporciona intensidad suficiente para
  volatilizar la superficie de la microesfera (1012
  w/cm2)
• Se genera el plasma, que se expande
• 3ª ley de Newton, se produce una implosión que
  lleva a la fusión.

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El Láser en la Fusión

• Debe proporcionar pulsos de la mínima ?t posible.
• Emitir en la mínima ? posible.
• Láseres de Neodimio con bombeo mediante lámpara
  Flash

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• Tgt108K
• Densidadgt200g/cm3
• Velocidades de 107 cm/s

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Reactor para Fusión Nuclear
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Inconvenientes

• Dificultad para conseguir una implosión uniforme
  Inestabilidad de Rayleigh-Taylor
• Procesos Ópticos no lineales.
• Láseres de poca eficiencia.
• No se consigue que emitan la frecuencia de pulsos
  necesaria para ser rentable.

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Inestabilidad de Rayleigh-Taylor

• Zonas de alta y baja densidad.
• La presión es la fuerza que se dirige de una a
  otra.

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Procesos ópticos no lineales

• Las vibraciones del gas ionizado pueden ser por
• Ondas iónicas Fonones
• Ondas electroestáticas Plasmones

• Al interaccionar
• Dispersión de Brillouin fotonfonón?foton nuevo
• Dispersión Raman plasmónfonón?foton nuevo
• Decaimiento de dos plasmones fotón?2 plasmones

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Procesos ópticos no lineales

• Restan Energía para llegar a las condiciones de
  Fusión

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Investigación

• Principalmente en el Lawrence Livermore National
  Laboratory (EE.UU)

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Investigación

• Con el proyecto NIF (National Ignition Facility)
  se espera conseguir la intensidad, potencia y
  frecuencia de disparo necesaria para desencadenar
  y rentabilizar la fusión láser.

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Conclusión

• La Fusión Nuclear por Láser puede convertirse en
  la fuente de Energía del Futuro al ser
• Inagotable
• Ecológica
• Segura
• Autosuficiente

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Bibliografía

• ABOITES, V La Fusión Nuclear con Láser. Ciencia
  para todos. México 1ªEd. 2004
• Lawrence Livermore National Laboratory
• www.llnl.gov