Primeros pasos en la construcción de un fusor nuclear (Primera parte)


 

(Espero que mis vecinos no lean este título, ya veo que me echan del barrio.)

Desde hace ya bastante tiempo tengo en mente encarar este proyecto que es algo complejo porque requiere de experiencia en varios campos, manejo de técnicas de alto vacío, altísimas tensiones y electrónicas varias y un poco de habilidad mecánica.

A lo largo de varios años he venido preparando el terreno para esto y he acumulado casi todo lo necesario.

En estos días he realizado algunas pruebas como para ir probando los sistemas y si mi laboratorio-taller soporta llegar hasta estos límites de complejidad.

La idea es armar un fusor demostrativo de Farnsworth como para probar todo y de ahí comenzar la experimentación con un fusor de diseño propio buscando la utópica idea de inventar un equipo para generar energía.

Una advertencia: estos tipos de experimentos son extremadamente peligrosos un error trabajando con esas tensiones y corriente es el último, si no se tiene experiencia en manejo de altas tensiones ni pensarlo, menos intentarlo.

Como para entrar en tema les diré que las reacciones nucleares, son las que se producen en el núcleo mismo del átomo modificando la estructura del átomo y transmutando a otro elemento, las reacciones de fisión y la de fusión dos de las mas importantes de estas reacciones son muy exo energéticas, liberan mucha energía, actualmente se usan las usinas nucleares con reactores de fisión, éstos emplean elementos radiactivos pesados, principalmente uranio como combustible estos átomos pesados en la reacción se dividen formando elementos mas livianos, a pesar del avance tecnológico, el manejo de estos reactores resulta peligroso, no olvidemos los dos “grandes” accidentes, el de Chernobyl y el último en Japón después del maremoto en Fukushima, además de eso, esta el problema de los residuos que son miles de veces mas radiactivos que el propio combustible y se va acumulando en especies de cementerios con pocas perspectivas de ser reciclados de manera de que no representen un peligro de contaminación ambiental.  La fusión es también una reacción que ocurre con los núcleos de los átomos, pero en este caso dos núcleos livianos se transforman en uno mas pesado liberando esa tan preciada y necesaria energía, de la somos tan adictos. Esta reacción es la que ocurre en el sol donde el hidrógeno y el helio por reacciones de fusión darán origen a elementos mas pesados.

El combustible en la fusión son los elementos livianos el hidrógeno principalmente que tiene unos isótopos mas pesados llamados deuterio y tritio, estos elementos son bastante comunes en la naturaleza 1 de cada 6000 átomos de hidrógeno es deuterio, la ventaja de usar la fusión es que la reacción es fácilmente controlable y no deja residuos, pero… siempre hay un pero, es que hasta este momento no se ha conseguido fabricar una máquina capaz de producir mas energía que la que se usa para hacerla funcionar, es decir la tecnología no ha logrado todavía hacer una usina de fusión que sea energéticamente rentable, muchos grupos de científicos estudian esto y tratan de encontrarle la vuelta al asunto y se supone que esta es la salida que el planeta requiere en cuanto a energía se refiere y se estima que para el año 2050 será esta la energía que usaremos.

El proyecto

Para empezar les comentaré como es el reactor de Philo Farnsworth o fusor de confinamiento electrostático

El dispositivo

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Como puede verse hay dos rejillas, la externa con forma geodésica esta hecha con alambre acerado de 1 mm y soldada con plata, la interior es una espiral de wolframio (tungsteno) de o.5 mm esta rejilla debe ser de este material porque durante el proceso levantará altísimas temperaturas, esta rejilla esta en el centro de la otra, se puede improvisar un aislador tubular que la sostenga con los tubos de descarga de las lámparas de iluminación de sodio de las calles, estar fabricadas con una cerámica transparente muy resistente PCA (Poly Crystaline Alumina)

Foto rejillas y lámpara de descarga de sodio

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Vemos el cilindro de alúmina de la lámpara ya instalado en la tapa de la cámara de vacío

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Las dos rejillas, la externa de forma geodésica y la interna en forma de espiral

El sistema de vacío

Para estas pruebas es necesario un vacío bastante importante, es necesaria una bomba mecánica y una difusora para que en forma cómoda se alcancen las 10 o 20 miras necesarias para que la reacción se produzca

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A la izquierda la difusora de fabricación casera refrigerada con el fan de computadora y a la derecha la bomba mecánica

También hace falta un sistema de medida de vacío, en mi caso estoy usando el medidor del PFDC http://www.cientificosaficionados.com/tbo/medidores%20vacio/medidor%20de%20vacio.htm

Foto del medidor y entrada de la sonda PT100

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La entrada de la sonda de vacío PT100

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La electrónica de la zonda y como instrumento un multimetro digital de los económicos

Para que se produzca la fusión dentro del dispositivo será necesario inyectar deuterio y mantener a la vez la presión entre esos rangos que antes comenté de 10 a 20 micras, en definitiva son solo trazas de deuterio lo necesario.

Este dispositivo lo estoy experimentando, por el momento en la cámara ya tengo la salida donde se inyectará el hidrógeno pesado.

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La foto muestra el inyector del deuterio a la izquierda y en el centro de la tapa de la campana de vacío el aislador fabricado con una bujía que lleva la tensión negativa a la rejilla pequeña.

En la próxima entrega mostraré la fuente de alimentación, el detector de neutrones, y otros detalles

Este es un video de prueba, sin el deuterio necesario para la fusión, las trazas en el interior son de aire, sin embargo puede verse el “poissor” y las “cornetas” tipicos de este tipo de dispositivos, el poissor es un plasma que se encuentra exactamente en el centro de la rejilla pequeña, es como un sol en miniatura, ese plasma esta formado por cargas positivas del gas ionizado .

 

Continuará….

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30 comentarios en “Primeros pasos en la construcción de un fusor nuclear (Primera parte)

  1. Realmente fascinante.. y difícil. Mucha suerte.
    Comentario al margen: cuatro líneas antes del título “el proyecto”, deberías cambiar “usina de fisión” por “de fusión”
    Jose Luis

  2. Felicitaciones profesor!! un gusto ver trabajos así!!

  3. El problema no es que lo lean tus vecinos, el problema es que lo lean tus hijos…

    • Ehhh!!! porque ese tono amenazante de mi hijita…
      No te preocupes flaca todo va a estar bien, no quiero flores ni coronas el importe sea destinado a obras de caridad jua jua.

  4. Me quito el sombrero. Felicidades.

  5. Felicidades
    Esta vez Ud. la saco de HomeRun y otras veces también, pero esta, no solo se voló la barda sino que la saco del estadio. Siempre es muy agradable ver sus contribuciones.

  6. Hola! Qué buen trabajo.
    Tengo una consulta. Se supone que la fusión nuclear genera rayos gamma que pueden ser perjudiciales hablando en términos de salud. Como me gustaría intentar esto en casa, me interesa saber qué tiene que decir con respecto a esto.

    Muchas gracias!

    • Hay muy poca radiación gamma, 1 de 50000 reacciones, solo cuando fusionan D-D -> He4
      Lo típico es es 50% / 50%
      D + D = T (tritio 1.01 MeV) + P (3.02MeV)
      D + D = 3He (.82 MeV) + N (2.45 MeV)
      Si genera bastantes Rx
      Estoy trabajando de lleno en este proyecto, ya pondré mas adelantos cuando los tenga

      • Y con respecto a los Rx? Algunos datos sobre precauciones que tomar? Estoy interesado en hacer esto en casa pero me preocupa un poco la radiación por fusión.

      • Los Rx que produce, están en la gama de los rayos x “blandos”, de longitudes de onda mas largas y por tanto menos penetrantes, con unas chapas entre el operador y el fusor es suficiente, algunos americanos he visto que usan los delantales que usan los radiólogos que son con plomo.

      • Ya veo. Qué bien, ya tengo un proyecto para este verano jaja. Una última consulta, a qué te refieres con “chapa”?

  7. chapa: lámina de metal, en Argentina.

  8. Mi querido ex-amigo “Vampiro”, no deja usted de sorprenderme !!!! Siempre agradablemente, por supuesto… Lamentando “haber perdido” su amistad -volveré a perderla ahora de nuevo- le comento que he notado un pequeño detalle: El hermoso, preciso y precioso téster analógico que detentaba en su estación de radioaficionado LU5HJD, ¿fue puesto a resguardo por cualquier eventualidad?… ¿O ha vendido la estación?… Espero no sea lo último, ya que me hubiera gustado comprarla… Volviendo al tester, ¿Te presto el mío?
    Contestando a Julia, tu hija: No te hagas problemas querida que tu padre mas que Vampiro es Viejo Zorro y sabe muy bien lo que hace y donde se mete, Quedate tranquila que todo saldra de parabienes, y solo debemos felicitarlo por su incansable labor…
    Abrazo Enorme
    Taro

  9. Jajaja Embajadores aceptados de todo agrado !!!! Noooo, no te lo critico massssssss !!!!! jajajaja Ya estoy pensando en varias piezas de aluminio de pistones a fundir en el horno, claro que prepararé los moldes para ayudar y moleré bien los trozos para ayudar un poco… Otro abrazo para vos Amigo César.

  10. Felicitaciones César!!!!!!!! dale para adelante!!! pero cuidate la vista, porque seguro vas a tener algo de UV…y algunos otros “organos más” ¿se entiende?. Si vemos un honguito…ya sabemos quién es el autor!! de todas maneras es un hongo limpio, jaja!! ¿cómo conseguís el deuterio?
    Te mando un fuerte abrazo!!!!!!!!!!!!

    • Hola Leo, no he logrado que fusione todavía, el deuterio lo logro a partir de agua pesada, un amigo me consiguió algunos mililitros, tengo problemas con el vacío, llego a las 10 micras pero cuando le entro a dar tensión me aumenta la presión, creo que no me va a quedar otra que tornear una nueva bomba difusora, la que hice es bastante chiquita.
      Un abrazo

  11. Hola cesar,
    Si se aumenta la distancia entre ambos electrodos no tendrían mas aceleración los iones?
    Oye y donde se consigue el agua pesada.
    saludos

    • La aceleración aumenta cuando aumentamos la tensión, y lo del agua pesada no es sencillo, sin embargo si en tu país dejan entrar productos de otros lugares en estados unidos se consigue el oxido de deuterio sin mayores problemas.

    • Hice varias pruebas con ese circuito del chopper, me cansé de quemar diodos de alta tensión, los transformadores de MO son de 2000v y estoy necesitando al menos 20.000 v, la fuente debe ser bastante poderosa, al menos 50 mA a 20Kv, eso es 1000watts

  12. Hola.
    oye no son peligrosas las radiaciones ionizantes.
    No solo las producidas por la fusion, sino también los rayos x producidos por la desaceleración de electrones.

  13. Y que es el contenedor del reactor.
    como se consigue?
    Saludos

  14. Cesar, has oído hablar de la Inversión de materia? En la NASA creo que ya lo perfeccionaron, a partir del proyecto filadelfia.

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