La fisión y la fusión son procesos atómicos naturales que liberan cantidades increíbles de energía, pero en muchos sentidos son opuestos. La fisión implica la división de un solo núcleo atómico, generalmente pesado, mientras que la fusión requiere la combinación de dos o más átomos ligeros.
Los átomos incluyen protones y neutrones unidos en un núcleo central. Los elementos radiactivos, como el uranio, pueden contener docenas de estas partículas en sus corazones atómicos.
La fisión ocurre cuando elementos pesados como el uranio se descomponen espontáneamente, lo que hace que sus núcleos se dividan. Cada una de las mitades resultantes tiene una masa ligeramente menor que el núcleo atómico original, y la masa que falta se convierte en energía.
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Los físicos Lise Meitner y Otto Frisch descubrieron los principios subyacentes a la fisión después de recibir una carta privada del químico nuclear Otto Hahn en diciembre de 1938. Los experimentos de Hahn demostraron que los átomos de uranio bombardeados con neutrones se dividirían, y Meitner y Frisch utilizaron la nueva ciencia de la mecánica cuántica. para explicar por qué sucedió esto.
Los tres científicos pronto se dieron cuenta de las terribles implicaciones de su descubrimiento, que estaba sucediendo bajo la sombra de la Segunda Guerra Mundial. Una sola instancia de fisión podría liberar una cantidad relativamente pequeña de energía, pero muchas reacciones de fisión que ocurren al mismo tiempo tienen el potencial de ser bastante destructivas si se usan para desarrollar algo como una bomba atómica.
Fisión nuclear para energía y armas
Cuando un átomo de uranio atraviesa naturalmente la fisión, libera un neutrón que se desplaza a toda velocidad. Si este neutrón golpea otros átomos de uranio cercanos, también se dividirán, creando una reacción en cadena en cascada. En 1951, los ingenieros construyeron la primera planta de energía que aprovecha el proceso de fisión nuclear para producir energía, según el Departamento de Energía de Estados Unidos.
En una planta de energía nuclear, este proceso se controla cuidadosamente. La fisión libera calor, que hierve el agua y genera vapor que hace girar una turbina.
Pero en una bomba atómica, la reacción en cadena en cascada se sale de control y la fisión ocurre a un ritmo cada vez mayor. Esto libera una enorme cantidad de energía en un lapso corto, generando la devastadora explosión de la bomba.
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Por qué la fusión no produce energía, todavía
La fusión, por el contrario, aún no se ha desarrollado completamente como fuente de energía humana. En la fusión nuclear, dos núcleos de un elemento ligero, como el hidrógeno, deben superar su repulsión electromagnética natural y fusionarse en un solo núcleo más pesado.
La entidad resultante es ligeramente menos masiva que los dos núcleos originales y, al igual que con la fisión, esta masa faltante se convierte en energía. Pero generar suficiente energía para aplastar los átomos hasta que se peguen no es fácil y generalmente requiere que suceda el entorno extremo del vientre de una estrella.
Los ingenieros han soñado durante mucho tiempo con realizar reacciones de fusión sostenidas aquí en la Tierra. La energía de fusión produciría menos desechos nucleares que la fisión y utiliza elementos ligeros relativamente comunes, como el hidrógeno, en lugar del uranio más raro, como suministro de combustible, según la Agencia Internacional de Energía Atómica.
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Pero crear y mantener la fusión es difícil. Un experimento internacional para probar la viabilidad de usar fusión nuclear sostenida para producir energía ha construido un imán que es tan alto como un edificio de cuatro pisos y 280.000 veces más poderoso que el campo magnético de la Tierra, como parte del Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER).
Pero ITER, una asociación científica entre 35 países, ha sufrido numerosos retrasos durante su construcción y no se espera que genere más energía de la que consume hasta al menos la década de 2030.