¿Existe algún peligro inherente en la operación de un reactor termonuclear?

La investigación en fusión nuclear parece prometer una energía sostenible, prácticamente ilimitada, y según ITER será una fuente de energía perfectamente segura y no contaminante.

Mi pregunta es si hay escenarios plausibles bajo los cuales operar un reactor termonuclear podría causar un desastre ambiental importante.

"Los productos del proceso de fusión son helio, que es inerte e inofensivo, y neutrones, que se alojarán en las paredes del recipiente y producirán calor y activación de materiales". Obviamente, esto supone condiciones normales de operación, pero ¿qué sucedería si alguna catástrofe natural o provocada por el hombre impactara el reactor y creara condiciones anormales de operación?

@Lubos, estoy de acuerdo en que esa parte de la pregunta era redundante, pero GW no es para nada un absurdo.
Esta pregunta es sobre los riesgos para personas reales de situaciones reales en el mundo real . Y las preguntas sobre las reacciones nucleares y sus subproductos están firmemente dentro del dominio de investigación de la física. La pregunta en sí parece un poco mal planteada, pero atacarla por algo que ni siquiera mencionó ("cambio climático") es ridículo.
@deepak tenga en cuenta que los primeros dos comentarios se hicieron antes de editar la pregunta. @all No creo que necesitemos una discusión fuera de tema como esta sobre física. Considere la posibilidad de crear una sala de chat en la que debe resolver este problema.
@Adam gracias por señalarlo. Sin embargo, las partes que eliminó tienen mucho sentido y no representan ningún tipo de proselitismo más que decir que las superficies resbaladizas son resbaladizas. Entonces, como @mbq señaló que parte de la pregunta era redundante en el mejor de los casos, pero ciertamente no era incorrecta de ninguna forma.
@Deepak Si cree que la parte eliminada de la publicación es necesaria para discutir los peligros inherentes a la operación de un reactor nuclear, puede revertirla si su reputación lo permite, sugerir una edición si no, o incluso traerla a meta y haz que la comunidad lo analice. Ofrecí la edición para asegurarme de que las discusiones fuera de tema, como las que se forman en los comentarios anteriores, se reduzcan al mínimo. Incluso si tales temas estuvieran permitidos en Física, deberían incluirse en una publicación separada y no mezclarse en esta.
@Adam, no tengo nada en contra de su decisión de eliminar dichas partes. Ya lo dije cuando mencioné que estoy de acuerdo con el análisis de @mbq de dicho párrafo como "redundante".
Realmente creo que esta publicación aún debería eliminarse . Solía ​​ser "algún puesto político haciéndose pasar por un control de calidad". Ahora tiene un aspecto tedioso: "Es un 'QA' que solía ser una posición política, pero se ha limpiado un poco desde que la gente se quejó, y ahora es un poco inútil/confuso". Solo debe ser eliminado. Disfrutarás más de Wikipedia si te gustan ese tipo de cosas.

Respuestas (6)

En lo que respecta a una interrupción catastrófica del plasma, podría ser un problema para la primera pared y, por lo tanto, para la capacidad de usar el reactor. Pero a pesar de la alta energía por nucleón, la densidad del plasma es extremadamente baja, la energía total está dominada por la energía de los campos magnéticos, y eso no es tremendo.

Por supuesto que tienes la radiactividad producida por la absorción de neutrones de alta energía. En algunos esquemas híbridos, estos neutrones deben ser absorbidos por material fisible, lo que multiplica la energía neta por fusión por un factor de aproximadamente 10. Una vez que se produce una cantidad decente de fusión en un termorreactor, sus alrededores se vuelven radiactivos y ya no son más fácil de trabajar.

Una gran cantidad de energía en un solo lugar siempre representa un peligro local.

La cuestión de un peligro más generalizado depende de muchos detalles. ¿La reacción del núcleo produce neutrones? ¿Qué tan mala es la tasa de activación en la planta? ¿Un evento de desastre esparciría material activado sobre un área amplia?

En ausencia de datos, diría que es "menos peligroso que la fisión", pero es solo una suposición.

Según ITER, la temperatura necesaria para iniciar y sostener una reacción termonuclear en la Tierra es 10 veces mayor que la temperatura requerida para hacer lo mismo en el núcleo del sol. Esta temperatura es de 150 millones de grados centígrados y aunque está claro que esta temperatura se localizará en un área extremadamente pequeña, sigue siendo una temperatura enorme y la energía necesaria para alcanzar y mantener esta temperatura debe ser enorme...
@kzen: La energía es alta, pero se sustenta en mucha masa. Mire el parámetro operativo de varios reactores de banco de pruebas: en.wikipedia.org/wiki/Tokamak_Fusion_Test_Reactor en.wikipedia.org/wiki/National_Spherical_Torus_Experiment . La liberación explosiva de esa energía no es en sí misma una amenaza generalizada.
@kzen, la masa de plasma a esa temperatura es muy pequeña y se enfriaría muy rápidamente tan pronto como tocara el aire o las paredes. Piense en ello como una bengala: las chispas están a 1500 ° C pero contienen tan poca masa que no causan ningún daño.
@MartinBeckett: piense también en el papel de aluminio, que puede tocar inmediatamente cuando sale del horno (siempre que esté seco y no toque otros materiales cerca de donde lo toca).
@Cerberus: eso es un poco diferente, la lámina Al no se calienta. Si calienta la misma masa de Al a 10 ^ 6 K, no se recomienda tocarlo.
@MartinBeckett: De verdad, ¿no? ¿Cómo? ¿Cuánto se calentará, entonces, si el horno está a 200 grados centígrados? Quiero decir, no aísla la comida caliente que hay dentro si tocas el paquete.
@cerberus: lo siento, leí que, como horno de microondas, tenía otra pregunta sobre los metales que se arquean en una onda u. El papel de aluminio tiene una masa baja, es decir, es bastante delgado, tiene una capacidad calorífica específica baja y la gran superficie significa que se enfría rápidamente.
@MartinBeckett: OK, eso es lo que pensé.

Un reactor de fusión intenta aprovechar la energía que fue explosiva en la bomba de Hidrógeno.

La cuestión del peligro entonces es la siguiente:

¿Es posible que ITER se convierta en una bomba de hidrógeno?

La respuesta para las catástrofes de radiación en un área grande es no, ni siquiera puede permanecer altamente radiativo en el sentido en que los reactores japoneses lo son ahora y no pueden controlarse excepto por el tiempo y el enfriamiento.

La misma razón que hace que construir un motor de fusión sea tan difícil, hace más de 50 años cuando se discutió el stellatron, es la razón por la que es seguro para un entorno más grande tener un reactor de fusión en las cercanías. Necesitaban una bomba atómica para activar la bomba de hidrógeno. ITER está generando un plasma en un tokamak y un plasma es algo que debe cuidarse y se destruye si se interrumpe. Además, la alimentación de combustible nuevo se realiza según los mismos principios que la alimentación de gasolina al motor de un automóvil, de forma incremental. No hay forma de que el combustible no quemado se vuelva crítico.

Localmente, como han dicho otros, las paredes y los metales se volverán radiactivos y si ocurre una explosión por algún motivo imprevisto, guerra, terrorismo, etc., los escombros serán locales. No hay subproductos de yodo y cesio, etc. a granel para ser enviados a la atmósfera ya que el plasma tiene muy poca masa.

Es por eso que los países están gastando recursos para apoyar ITER. Es la última energía limpia y gratuita.

No es gratis. Los costes de inversión son enormes, lo que hace que este tipo de electricidad no sea nada barata.
"La alimentación de combustible nuevo se realiza según los mismos principios que la alimentación de gasolina al motor de un automóvil, de forma incremental. No hay forma de que el combustible no quemado se vuelva crítico". Un automóvil puede chocar y quemar a sus pasajeros hasta la muerte. ¿Por qué no es posible que la fusión se propague al combustible disponible, o que la cantidad de combustible inyectado sea demasiado grande y provoque una reacción inesperadamente feroz? Me imagino que lo último puede deberse a limitaciones de energía para "calentar" todo el combustible hasta el punto crítico, pero las bombas h/incendios mantienen una fusión/reacción en cadena ordinaria. Son infinitamente escalables al agregar hidrógeno/combustible.
@Archimedix porque los reactores están diseñados de esa manera. Como ocurre con el coche, la combustión y el depósito de gas están bien separados y hay un pequeño tubo de alimentación. En contraste con el gas, que puede inflamarse a temperaturas relativamente bajas a las temperaturas de fusión, el combustible para el reactor es mucho más frío que las temperaturas del plasma, y ​​si la región del plasma explotara (por la caída de un meteorito sobre el reactor) el todo se enfriaría inmediatamente porque no hay mucha masa en ese plasma, y ​​el plasma nunca llegaría a los contenedores de combustible. Las bombas H2 comienzan por una implosión dentro del hidrógeno.
envase. Si se pudiera hacer un contenedor infinito, sí, no hay límite, pero incluso allí, cuando se fusiona el hidrógeno en el contenedor, eso es todo.

Necesitas un ciclo de energía aneutrónico para que la fusión sea segura. Ejemplos: p+B11, D+He3. TriAlpha es un proyecto comercial en ejecución dirigido a la fusión p+B11.

El principal mito que difunde el lobby termonuclear es que un reactor termonuclear produce energía limpia, es decir, no genera contaminación radiactiva. Un reactor de mezcla de deuterio y tritio producirá desechos radiactivos en forma de elementos estructurales del reactor agotados, que deberán reemplazarse periódicamente. Además, el tritio en sí mismo es radiactivo. Las fugas son casi inevitables.

Me temo que el desarrollo de la energía solar y eólica acabará con la energía termonuclear incluso antes de su nacimiento.

¿Debe google volverse nuclear?

Todos deberían ver ese video. Es EXTREMADAMENTE informativo. Derrota por completo al reactor de estilo tokamak. También menciona que hay diferentes combinaciones de átomos de hidrógeno que podrían utilizarse para producir una salida de energía ligeramente menor, pero sin radiación.

Sí, es mucho menos peligroso que la fisión. Sí, produce neutrones, pero como mencioné, usar un tipo diferente de hidrógeno reduce drásticamente la energía (y, por lo tanto, el daño potencial) de esos neutrones. Ni los reactores de fusión ni los de fisión podrían "explotar" como una bomba atómica.

El problema de la fisión es que utilizan un núcleo físico de uranio o plutonio. La fusión se realiza solo con átomos. El material fisionable sufre una reacción en cadena y se sumerge en agua para generar calor. Una vez que comienza la reacción en cadena, solo puede detenerla insertando varillas de grafito para absorber el exceso de neutrones. Todos los incidentes nucleares importantes, Three Mile Island, Chernobyl y ahora Japa, han implicado que las varillas no se insertaron, y el núcleo de alguna manera queda expuesto al aire y la radiación se derrama. Chernobyl, por ejemplo, fue una explosión causada por vapor que hizo estallar el núcleo del reactor, exponiendo el material radiactivo del interior. En este punto, se vuelve demasiado caliente y radiactivo para acercarse a él. La crisis en Japón es la primera vez que ha sido el resultado de algún evento catastrófico. Los otros fueron errores humanos. Obviamente, esto nunca podría suceder con la fusión. Si hubiera un desastre, el reactor simplemente se apagaría.

http://emc2fusion.org/

Sitio web con información e imágenes de prototipos funcionales de reactores de "fusión eléctrica".

El principal riesgo de la energía termonuclear es la producción ilimitada.

Si la humanidad no está limitada por el suministro de combustible o la capacidad de producción, la producción de energía aumentará exponencialmente hasta que esto cambie el clima de la tierra directamente, en lugar de un cambio indirecto debido al CO2.

Comenzaremos a tener CPU de 10kW, jets personales y oasis en el polo norte.

Estar de buen ánimo. Para cuando eso suceda, todos estarán en el rango de la clase media alta, teniendo 1 hijo por mujer en promedio, y en unas pocas generaciones tal vez unos cientos de miles quedarán contaminados con sus excesos de energía.
Sí, en países donde la regulación de la temperatura ambiente se realiza mediante ventanas, la energía se desperdicia tal como se produce. Esto es muy similar al pensamiento de los ocupantes ilegales estadounidenses. Próximo valle, nuevos árboles para quemar, nuevos vecinos, nuevo ganado para robar.
has aprendido a replicar bastante bien la propaganda antihumana, BM
Bueno, puedes seguir soñando :-) La verdad es que mataremos este planeta de cualquier forma, sin importar cuánta gente entienda lo que está pasando :-)
Te has olvidado de alabar al santo Rev. Al Gore, BM. Es increíble como los sueños de algunas personas son pesadillas de otras. Si logramos funcionar con energía termonuclear, sería simplemente asombroso. Además, no implicaría gastar "solo por diversión". Y si la abundancia de energía calentara algo, también podría enfriarlo. Ya sabes, con suficiente energía, también puedes hacer funcionar frigoríficos y congeladores potentes. La idea misma de que puede haber una amenaza como resultado de tener una cantidad suficiente de energía es absurda. Más energía siempre es mejor.
¡Especialmente más energía limpia!
@BarsMonster ¿Y crees que tus profecías son más que sueños? Las pesadillas también son sueños. La creencia de que la gente puede matar un planeta es en realidad la misma creencia que tiene un bebé pequeño, que cierra los ojos y cree que el mundo ha desaparecido. Muy egocéntrico proyectado a toda la humanidad. La gente puede matar a la gente, y puede suceder que algunos locos inicien un holocausto nuclear. La biosfera es un mosquito en el lomo de un elefante. El planeta se recuperará rápido, en tiempos geológicos. Incluso la biosfera.
No puedo estar de acuerdo con tu comparación con un niño que cierra los ojos. Mire el mundo de hoy: las plantas de generación de electricidad con carbón no están prohibidas, aunque son la forma más sucia de producir energía. De hecho, los construimos tantos como queremos y tantos como podemos. Lo mismo ocurrirá con la energía termonuclear. Nadie podría limitar su uso. Seguramente, la tierra se recuperará, en tiempos geológicos, pero no puedo decir que la energía termonuclear prometa ninguna seguridad adicional para la especie humana.
@annav Aunque los humanos no pueden destruir el planeta, pueden y en la actualidad provocan otro evento de extinción masiva, y no es imposible que la humanidad esté entre las especies afectadas. La Tierra es nuestro hogar, debemos mantenerla habitable.
¿Existe algún peligro inherente en la operación de un reactor termonuclear?
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