![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy1703241.jpg\")
<\/p>\nEn los discos protoplanetarios, el agua es pr\u00e1cticamente omnipresente. Estudios recientes sobre el contenido de agua de los primeros sistemas planetarios como el nuestro muestran que el agua es una mol\u00e9cula abundante y ubicua, originalmente sintetizada en la superficie de peque\u00f1os granos de polvo interestelar mediante la hidrogenaci\u00f3n de ox\u00edgeno congelado, informa la revista Elements. En la nube molecular de la que surgir\u00e1 un nuevo sistema planetario, el ox\u00edgeno se adhiere y se congela a los granos de polvo que encuentra. Una vez que una mol\u00e9cula de hidr\u00f3geno se cruza con este ox\u00edgeno congelado, se forma hielo de agua.<\/p>\n
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La reacci\u00f3n puede producir dos tipos de agua: agua ordinaria, compuesta de ox\u00edgeno e hidr\u00f3geno, o agua pesada, compuesta de ox\u00edgeno y deuterio, un is\u00f3topo de hidr\u00f3geno con un prot\u00f3n y un neutr\u00f3n en el n\u00facleo. La formaci\u00f3n de hielo de agua alrededor de los granos de polvo es la primera etapa de un proceso que los investigadores llaman \u00abfase fr\u00eda\u00bb. Con el tiempo, la materia se acumula en el centro de la nebulosa y comienza a actuar la fuerza gravitacional. A medida que aumentan las temperaturas alrededor del centro (un \u00e1rea que los expertos llaman corino caliente), el hielo se convierte en vapor de agua. El agua se convierte en la mol\u00e9cula m\u00e1s abundante en esta zona.<\/p>\n
\u00abUna corina caliente t\u00edpica contiene aproximadamente 10.000 veces m\u00e1s agua que los oc\u00e9anos de la Tierra\u00bb, escriben los dos autores, Cecilia Ceccarelli, astr\u00f3noma italiana del Instituto de Ciencias Planetarias y Astrof\u00edsica de Grenoble, Francia, y Fujun Du, astr\u00f3nomo de la Monta\u00f1a P\u00farpura. Observatorio en Nanjing, China. Esta etapa de sublimaci\u00f3n del hielo en vapor es la segunda fase del proceso, que los investigadores llaman \u00abfase de protoestrella\u00bb.<\/p>\n
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Esta protoestrella a\u00fan no ha iniciado su reacci\u00f3n de fusi\u00f3n, pero s\u00ed comienza a girar; el gas y el polvo que lo rodea forman el llamado disco protoplanetario, del que se originar\u00e1n diversos objetos de este nuevo sistema. La joven estrella sigue ganando masa pero produce poco calor; El disco protoplanetario todav\u00eda est\u00e1 fr\u00edo.<\/p>\n
Luego comienza la tercera fase del proceso: el vapor de agua formado en la segunda fase se recondensa en las partes m\u00e1s fr\u00edas del disco protoplanetario; Los granos de polvo vuelven a estar cubiertos de mantos helados. A partir de estos granos de polvo, rodeados de agua helada, se va formando poco a poco un sistema planetario: aparecen planetas, cometas y asteroides que orbitan alrededor de su estrella. As\u00ed surgi\u00f3 la Tierra.<\/p>\n
Por tanto, la s\u00edntesis de agua se produce en dos momentos en el tiempo, en condiciones diferentes: la primera vez, cuando el sistema a\u00fan es una nube fr\u00eda, la segunda, cuando se est\u00e1 formando un disco protoplanetario. En nuestro sistema solar, la edad del agua formada como resultado de la primera s\u00edntesis es de 4.500 millones de a\u00f1os. Para determinar la edad del agua de la Tierra, es necesario determinar cu\u00e1nta de esta agua termin\u00f3 en la Tierra.<\/p>\n
Los investigadores se\u00f1alan que la proporci\u00f3n de is\u00f3topos de hidr\u00f3geno es fundamental para comprender el origen del agua en los cuerpos planetarios. Durante la fase fr\u00eda, la temperatura es extremadamente baja, lo que provoca un fen\u00f3meno llamado superdeuteraci\u00f3n. En estas condiciones, entra m\u00e1s deuterio en el hielo de agua.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy1703243.jpg\")
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En el momento del nacimiento del Universo, unos segundos despu\u00e9s del Big Bang, la cantidad de deuterio era muy peque\u00f1a: s\u00f3lo un \u00e1tomo de deuterio por cada 100.000 \u00e1tomos de hidr\u00f3geno est\u00e1ndar (o protio). Pero en la corina caliente, debido a la superdeuteraci\u00f3n que la precede, la abundancia no sigue este patr\u00f3n. \u00abEn los korynes calientes, la relaci\u00f3n HDO\/H2O es s\u00f3lo ligeramente inferior a 1:100. [La abundancia de agua doblemente deuterada, D2O, es 1\/1000 de la del H2O, o aproximadamente 107 veces mayor de lo que se podr\u00eda predecir a partir del elemento D relaci\u00f3n de abundancia \/H]\u201d, dicen los autores del estudio.<\/p>\n
Los investigadores demostraron que la abundancia de agua pesada es una caracter\u00edstica de la primera s\u00edntesis. Para saber cu\u00e1nta de esta agua lleg\u00f3 a la Tierra, compararon los valores de la relaci\u00f3n entre agua pesada y agua normal, HDO\/H2O, en la Tierra con valores en los puntos cr\u00edticos de Corino en otros sistemas emergentes. Estudios anteriores han demostrado que esta relaci\u00f3n es unas diez veces mayor que la relaci\u00f3n elemental D\/H en el Universo y, por tanto, en el nacimiento del Sistema Solar.<\/p>\n
Los investigadores estiman que entre el 1% y el 50% del agua de la Tierra proviene de la fase temprana del nacimiento del sistema solar, por lo que gran parte de nuestra agua tiene 4.500 millones de a\u00f1os. Esta agua \u00abprobablemente se hereda\u00bb de planetesimales, no de cometas.<\/p>\n
El deuterio es un is\u00f3topo pesado del hidr\u00f3geno. La cantidad de deuterio en el agua potable es insignificante: unos 150 \u00e1tomos por cada mill\u00f3n de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno. El agua de deuterio, tambi\u00e9n conocida como agua pesada, se utiliza en la industria nuclear como moderador de neutrones r\u00e1pidos y refrigerante. El deuterio se a\u00edsla de varias formas: mediante electr\u00f3lisis, rectificaci\u00f3n de hidr\u00f3geno l\u00edquido o compuestos que contienen hidr\u00f3geno. En la producci\u00f3n de agua pesada participan f\u00e1bricas enteras que, para obtener una alta concentraci\u00f3n de deuterio, evaporan cientos de toneladas de agua en determinadas condiciones. Para obtener agua pesada t\u00f3xica, el deuterio debe concentrarse varios miles de veces.<\/p>\n
Jap\u00f3n recibi\u00f3 el \u00abprimer plasma\u00bb en el reactor termonuclear m\u00e1s grande del mundo, JT-60SA, estos experimentos en JT-60SA preparar\u00e1n mejor el lanzamiento del reactor en Francia. En etapas posteriores, las trayectorias de estos reactores divergir\u00e1n. El reactor japon\u00e9s s\u00f3lo puede funcionar con combustible de deuterio, mientras que el reactor ITER eventualmente podr\u00e1 cambiar a combustible de deuterio-tritio m\u00e1s eficiente. Sin embargo, los experimentos con el JT-60SA permitir\u00e1n a los japoneses desarrollar su propia central de energ\u00eda de fusi\u00f3n, el Proyecto DEMO, que pretenden construir hasta 2050. Mientras tanto, la industria est\u00e1 en manos de los chinos, cuyos reactores termonucleares experimentales calientan el plasma a temperaturas superiores a 100 millones de \u00b0C durante cientos de segundos.<\/p>\n
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Hoy en d\u00eda, en muchos pa\u00edses del mundo se llevan a cabo investigaciones y experimentos para poner la fusi\u00f3n termonuclear al servicio de la energ\u00eda y desarrollar un modelo de reactor termonuclear industrial. Lamentablemente, estos planes tropiezan con muchos problemas t\u00e9cnicos y cient\u00edficos. Uno de ellos es la absorci\u00f3n de hidr\u00f3geno por la pared interior del reactor. Por primera vez en el mundo, la Universidad Nacional de Investigaci\u00f3n MEPhI desarroll\u00f3 un modelo matem\u00e1tico dise\u00f1ado para ayudar a resolver este problema.<\/p>\n
El coraz\u00f3n de un reactor termonuclear es una c\u00e1mara en la que arde plasma caliente: se produce el proceso de s\u00edntesis de \u00e1tomos de helio a partir de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno. Los campos magn\u00e9ticos impiden que el plasma en llamas entre en contacto con la superficie de la c\u00e1mara, pero, lamentablemente, es imposible eliminar por completo la interacci\u00f3n del plasma y las paredes del reactor.<\/p>\n
Peque\u00f1os \u00abaerosoles\u00bb de plasma caliente pueden golpear la pared, eliminando peque\u00f1os fragmentos y part\u00edculas, a veces literalmente \u00e1tomos individuales. Estas part\u00edculas que se desprenden de la pared primero vuelan alrededor de la c\u00e1mara del reactor durante un tiempo y luego vuelven a depositarse en la pared. El problema, sin embargo, ni siquiera es \u00e9ste, sino que las part\u00edculas se desprenden de la superficie, se sedimentan y llevan consigo \u00e1tomos del gas de trabajo del plasma, y \u200b\u200bse trata de diferentes is\u00f3topos de hidr\u00f3geno.<\/p>\n
Este proceso se llama codeposici\u00f3n, es decir, la deposici\u00f3n conjunta de part\u00edculas de tungsteno e hidr\u00f3geno sobre la superficie. Como resultado, crece una pel\u00edcula saturada de hidr\u00f3geno en la superficie de la c\u00e1mara de instalaci\u00f3n termonuclear. Es este mecanismo el responsable de la mayor parte de la acumulaci\u00f3n de hidr\u00f3geno en la c\u00e1mara.<\/p>\n
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Esto es malo por tres razones. En primer lugar, el gas de trabajo de un reactor termonuclear contiene un is\u00f3topo radiactivo de hidr\u00f3geno: el tritio. Su acumulaci\u00f3n en la pared del reactor puede crear riesgos para la seguridad radiol\u00f3gica. En segundo lugar, el tritio es una materia prima muy cara y, si se pierde durante el proceso de trabajo, esto afecta negativamente a la econom\u00eda del reactor de fusi\u00f3n.<\/p>\n
En tercer lugar, en el momento de las descargas de plasma, la superficie se calentar\u00e1 y el hidr\u00f3geno absorbido se liberar\u00e1, y esto ya afectar\u00e1 a la propia reacci\u00f3n termonuclear. Cualquier hidr\u00f3geno que se libere de la pared del reactor estar\u00e1 fr\u00edo en comparaci\u00f3n con el plasma. La energ\u00eda del plasma en el reactor, medida en voltios el\u00e9ctricos, ser\u00e1 aproximadamente 100.000 veces mayor que la energ\u00eda del hidr\u00f3geno liberado de la pared. Y el hidr\u00f3geno fr\u00edo puede afectar negativamente a la combusti\u00f3n del plasma.<\/p>\n
La cuesti\u00f3n m\u00e1s importante que se est\u00e1 resolviendo hoy en el marco del proyecto internacional del reactor termonuclear ITER es predecir la acumulaci\u00f3n de hidr\u00f3geno en las paredes del reactor, y esto, a su vez, es necesario, por ejemplo, para saber c\u00f3mo A menudo ser\u00e1 necesario \u00abdesinfectar\u00bb las paredes del hidr\u00f3geno acumulado. Stepan Krat, investigador principal del Departamento de F\u00edsica del Plasma de la Universidad Nacional de Investigaci\u00f3n Nuclear \u00abMEPhI\u00bb, fue el autor del primer modelo matem\u00e1tico del mundo del proceso de acumulaci\u00f3n de hidr\u00f3geno en la superficie de un reactor termonuclear.<\/p>\n
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Uno de los puntos importantes de la teor\u00eda propuesta es que examina el comportamiento de diferentes is\u00f3topos del hidr\u00f3geno en este proceso. Los reactores de fusi\u00f3n de energ\u00eda propuestos (incluido el ITER) utilizar\u00e1n una mezcla de dos is\u00f3topos de hidr\u00f3geno: deuterio y tritio. La gravedad espec\u00edfica de estos dos gases es diferente (el tritio es m\u00e1s pesado). Stepan Krat y sus colegas fueron los primeros en plantear la hip\u00f3tesis de que los par\u00e1metros de los procesos de coprecipitaci\u00f3n del deuterio y el tritio ser\u00e1n diferentes entre s\u00ed, y que la situaci\u00f3n de una mezcla de estos dos gases obedecer\u00e1 al tercer conjunto de par\u00e1metros.<\/p>\n
El modelo te\u00f3rico propuesto describe el caso de una mezcla de dos o m\u00e1s is\u00f3topos de hidr\u00f3geno y muestra que los mecanismos de su absorci\u00f3n por las paredes del reactor obedecen a patrones complejos no lineales, que dependen de muchos factores. Los resultados de la simulaci\u00f3n se publicaron en el Journal of Nuclear Materials (link is external). Adem\u00e1s de Stepan Krat, los coautores de la publicaci\u00f3n fueron los empleados de la Universidad Nacional de Investigaci\u00f3n Nuclear, MEPhI Yuri Gasparyan y Alexander Prishvitsyn. Despu\u00e9s de su publicaci\u00f3n, la hip\u00f3tesis de Stepan Krat fue probada experimentalmente en la Universidad Nacional de Investigaci\u00f3n Nuclear MEPhI con una mezcla de dos is\u00f3topos no radiactivos de hidr\u00f3geno: el deuterio y el protio.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
En los discos protoplanetarios, el agua es pr\u00e1cticamente omnipresente. Estudios recientes sobre el contenido de agua de los primeros sistemas planetarios como el nuestro muestran que el agua es una mol\u00e9cula abundante y ubicua, originalmente sintetizada en la superficie de peque\u00f1os granos de polvo interestelar mediante la hidrogenaci\u00f3n de ox\u00edgeno congelado, informa la revista Elements. En la nube molecular de la que surgir\u00e1 un nuevo sistema planetario, el ox\u00edgeno se adhiere y se congela a los granos de polvo que encuentra. Una vez que una mol\u00e9cula de hidr\u00f3geno se cruza con este ox\u00edgeno congelado, se forma hielo de agua.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1402,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[19,40,530,524,529],"tags":[324,598,609,603,604,610,611],"class_list":{"0":"post-1401","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-news","8":"category-kosmos","9":"category-espacioprofundo","10":"category-humanidad","11":"category-sistemasolar","12":"tag-agua","13":"tag-arma-nuclear","14":"tag-deuterio","15":"tag-energia","16":"tag-hidrogeno","17":"tag-protio","18":"tag-tritio"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1401","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1401"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1401\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1403,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1401\/revisions\/1403"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1402"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1401"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1401"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/isp\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1401"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}