¿Qué es el plasma?
El plasma es un estado de la materia junto con los sólidos, los líquidos y los gases. Consiste en un gas parcialmente ionizado, que contiene iones, electrones y átomos neutros.
¿Qué significa eso?
En un plasma, algunos electrones se liberan de sus átomos, permitiendo que fluya la corriente y la electricidad. De hecho, uno de los pocos plasmas que se encuentran de forma natural en la Tierra son los relámpagos.
¿Puedes pensar en otros plasmas?
- Las bombillas fluorescentes contienen plasma de mercurio.
- Las estrellas, como el sol, son bolas calientes de plasma.
- La Aurora Boreal y la Aurora Austral
- Los reactores de fusión, como el NSTX-U, utilizan el plasma para fusionar átomos y producir energía.
- Las pantallas de plasma utilizan pequeñas células de plasma para iluminar las imágenes.
¿Qué es la fusión?
Los átomos ligeros como el hidrógeno (un protón y un neutrón) pueden fusionarse tan fuertemente que liberan energía. Esto sólo ocurrirá si los dos núcleos cargados positivamente se acercan lo suficiente como para superar la fuerza eléctrica que los separa. Cuando los núcleos se acercan lo suficiente, la fuerza que une a los protones y neutrones, la fuerza fuerte, toma el control y tira de los núcleos para acercarlos aún más.
El núcleo del sol es un reactor de fusión natural. Antes de que el sol se formara, era una nube de gas compuesta principalmente por hidrógeno y algo de helio. En algún momento, la nube se hizo tan masiva que la gravedad la hizo colapsar sobre sí misma y formó una estrella. Numerosas colisiones en el núcleo del sol liberaron los electrones de los iones, formando un estado de plasma. La fusión comenzó en el sol cuando las colisiones entre los iones se hicieron tan frecuentes que los iones se acercaron lo suficiente como para fusionarse.
El sol utiliza la gravedad para que sus núcleos se acerquen lo suficiente y se calienten lo suficiente como para iniciar la fusión. En la Tierra, los investigadores intentan construir sus propios reactores de fusión. Intentan acercar los átomos lo suficiente maximizando el número de iones en una pequeña región y la cantidad de tiempo que permanecen juntos. Para ello, los reactores se calientan a temperaturas mucho más elevadas que el núcleo del sol (>100, 000, 000 °C), lo que convierte el gas de hidrógeno en un plasma de hidrógeno. A continuación, fuertes campos magnéticos o láseres de alta potencia confinan el plasma en una pequeña región controlable donde puede producirse la fusión.
Los reactores de fusión de tipo Tokamak, como el NSTX-U, bombean la mayor parte de la energía extraída en neutrones rápidos. La energía de estos neutrones puede recogerse en una manta que rodea el plasma y que puede consistir en una mezcla fundida de litio y plomo. El exceso de calor de esta manta puede utilizarse para producir vapor que impulse las turbinas y genere electricidad.