Septiembre 99/00, Opción B
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  1. Explica brevemente qué es la fusión nuclear.

  2. Calcula la energía que se libera en el siguiente proceso de fusión nuclear, expresando el resultado en Julios y MeV.

Las masas de los núcleos de Hidrógeno, Deuterio y Tritio son, respectivamente: 1,007825 u, 2,014102 u y 3,016049; 1 u = 1,66·10-27 kg; e = 1,6·10-19 C ; c = 3,00·108 m/s

SOLUCIÓN

  1. La fusión nuclear es un proceso en el que núcleos pequeños se unen para formar otros núcleos más grandes, liberando una gran cantidad de energía.

Un ejemplo de una reacción de fusión nuclear consiste en la unión de 2 núcleos de hidrogeno para formar un núcleo de Helio.

La energía liberada en la fusión procede del defecto de masa entre los núcleos formados y los núcleos de partida. Ese defecto de masa de los productos explicaría la cantidad de energía liberada.

siendo D m = masa núcleos reactivos – masa núcleos productos

El proceso de fusión nuclear puede resultar una fuente inagotable de energía. No obstante presenta el problema técnico de las altas temperaturas que es preciso alcanzar en el proceso para vencer las repulsiones electrostáticas que se originan en los núcleos. Estas temperaturas pueden alcanzar del orden de 16 millones de grados. A esto debe añadirse que la reacción debe confinarse en un recinto para mantener la elevada temperatura y controlar el proceso en todo momento.

  1. Hallamos en primer lugar el defecto de masa del proceso:

D m = 2 · masa atómica del deuterio – (masa atómica del tritio + masa atómica del hidrógeno)

D m = 2 · 2,014102 – (3,016049 + 1,007825) = 0,00433 u

El equivalente energético de 1 uma se halla a partir de:

E = D m·c2

E = 1 u · 1,66·10-27 kg/u ·(3·108)2 = 1,49·10-10 J = 9,315·108 eV =931,5 MeV

Calculando la energía liberada que corresponde al defecto de masa:

E = 0,00433 u · 1,49·10-10 J/u = 6,45·10-13 J

E = 0,00433 u · 931,5 MeV/u= 4,03 MeV