Reactores de fusión y la propulsión.

Buenas.

La descripción de los reactores en la elipedia es que funcionan con hidrógeno (se entiende, deuterio y tritio), pero debido a una discusión que hubo en otro hilo (era respecto a la irradiación del ambiente y la prohibición de bajar a planetas como la Tierra), me fijé un poco y llegué a la conclusión que no podía ser posible.

He estado estudiando un poco cómo funcionan los reactores de fusión, y me he dado cuenta que los reactores de fusión de nuestras naves no pueden fusionar deuterio y tritio (son isótopos del hidrógeno, 2H para el deuterio, y 3H para el tritio) que es lo que hacen las estrellas en primera fase (como el Sol), porque el resultado es helio con un neutrón y radiación gamma, es decir, la propulsión de nuestra nave sería por radiación, más que por un propelente, y que las consecuencias de ello es que no podríamos entrar en bases estelares porque irradiamos el ambiente, y, evidentemente, mataríamos a todo el mundo. La vida en la Tierra puede darse gracias a que la radiación durante milenios sobre la superficie creó una capa de ozono que absorbe gran parte de la radiación que el Sol nos envía hoy en día. Este tipo de radiación, la gamma, no puede ser contenida por campos magnéticos, y la única forma de reducir o anular sus efectos es interponiendo materiales densos entre la fuente y lo que se quiera proteger.

Sin embargo las estrellas en segunda fase fusionan helio. Primero dos núcleos de helio forman un núcleo de berilio, muy inestable, pero con otro núcleo de helio forman carbono y radiación gamma. También hay una reacción secundaria que crea oxígeno y radiación gamma por la combinación del helio con el carbono. Bueno, aquí todos dirán que estamos en las mismas, sin embargo, en nuestro motor, y si disponemos de neón, podemos formar junto con la radiación oxígeno y helio, que pueden ser los propelentes que salgan de nuestros motores (los volúmenes de ambos son superiores al del neón, por lo que pueden ser impulsores también) y, lo más importante, no son radiactivos. Luego las bases pueden recuperar los excedentes de ambos gases.

No se me ha ocurrido otra forma para que nuestras naves puedan entrar a bases o planetas sin matar a todo el mundo, pero esto requeriría una corrección de la elipedia.

Todos estos datos los he sacado de la Wikipedia.
 
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Se puede usar el calor del reactor de fusión para acelerar el hidrógeno y propulsar la nave. Una parte ínfima del hidrógeno que repostamos iría para la reacción de fusión, el resto, se usaría como propelente.
 
El tema de fusionar hidrógeno es que genera un neutrón y radiación, y hay que hacer algo con ellos, si no, tarde o temprano, colapsa el reactor, por lo menos con el neutrón, la radiación puede ser absorbida por la cubierta del reactor. Por eso digo que nuestros reactores no funcionan con hidrógeno, si no con helio.

La idea tampoco es mala, y funcionaría con cualquier gas. No se me había ocurrido y es más sencillo que lo que dije.
 
Para eso están las barras de control de grafito o cualquier otro material que absorba los neutrones, es exactamente lo mismo que un reactor de fisión nuclear, reactores propuestos desde los años 50 y 60 para calentar propelente mediante el calor generado por las reacciones nucleares.

El calor del reactor precisamente se disipa pasando combustible alrededor o incluso entre medias del propio reactor, ese combustible, gas o plasma de hidrógeno en nuestro caso, hipercalentado, saldría por la tobera a altísimas velocidades, mucho mas altas que las que se puede obtener con la clásica reacción química por la combinación con el oxígeno en la cámara de combustión de motores cohete convencionales, donde se alcanzan temperaturas de unos 3000ºC, lo que propicia la salida de los gases a varios Km/s y finalmente propulsa el cohete.
 
así a groso modo y sin haber indagado mucho, me inclino a pensar que el combustible es helio. Debería ser hidrógeno, pero parece más "lógico" que los colectores de combustible obtengan el helio, o sea el excedente de la estrella a que le robe el propio combustible.
Otra opción es que el combustible que se use sea hidrógeno y tritio y que eso proporcione energía a los impulsores y motor de distorsión de tecnología de tipo repulsora (esto es, impulsión a partir de electricidad en lugar de por propia combustión).
Igual en cuanto pasen un poco las fiestas me pongo más a ello, pero es un tema interesante.

P.D.: no olvidemos que igual los de frontier se han inventado alguna tecnología chupiguay. Pero se agradece tener discusiones así de interesantes.
 
El deuterio y el tritio son isótopos del hidrógeno, no son compuestos. También estás asumiendo que los propulsores funcionan a base de fusión, el reactor es algo muy distinto y como cualquier otro reactor en la vida real (sea de fusión o fisión) tendrá su protección para evitar escapes de radiación.
 
Aqui Daniel Marín explica perfectamente la propulsión nuclear térmica, la que yo indicaba que usarían las naves en Elite, salvo con reacciones de fusión en vez de fisión, luego está la propulsión nuclear eléctrica:

 
Como digo, no he investigado mucho. Asumo que el camarada YoEgo está usando un lenguaje coloquial al hablar de "compuestos" en lugar de usar su nomenclatura científica más precisa y tener la vagueza de llamarlos compuestos, vagueza en el sentido coloquial claro (es eso o mi doctorado en Geoquímica empezaría a rezumar espuma por la boca).

Bien, asumimos que el reactor es de fusión puesto que el combustible podemos obtenerlo de las estrellas y es la reacción que se produce en éstas. que igual no se produce una fusión y es otra cosa, pero eso solo lo saben los amigos de frontier, pero debatie esto será entretenido y divertido. Tengo que investigar más sobre el tema.
 
Efectivamente, aquí hablamos de la propulsión convencional, aunque los motores de fusión dan energía a toda la nave (quizá mas bien habría que hablar del reactor de fusión), no solo para la propulsión convencional, sino para los sistemas, armas, escudos, motor de distorsión...
 
Sobre la propulsión... yo creo que se usaría mejor el helio resultante del la fusión (en caso de que fuera un motor de fusión de tritio y deuterio), por dos motivos fundamentalmente:
-. Porque se está generando a cada momento (nuestros reactores de fusión no se pueden apagar porque necesitan una energía de encendido muy alta y sólo tenemos un reactor).
-.Y porque es un gas estable, no como el hidrógeno, que reacciona con el oxígeno de las estaciones (el dirigible alemán ardió en menos de 40 segundos a temperatura ambiente ¡200.000 m3 de hidrógeno! accidente de Hindenburg, en 1937), no me imagino cómo sería con hidrógeno caliente a 3000ºC. No sé cuánto gas se necesitaría, pero apuesto que por muy pequeño que sea la deflagración sería espectacular, y no creo que ninguna base estelar tenga oxígeno para quemar de sobra. Nuestra nave está claro que no mezcla hidrógeno con oxígeno porque tampoco vamos sobrados.

Yo creo que se sustenta más que usen helio para la propulsión, que es menos peligrosa. Y aprovechan para deshacerse del exceso de carbono y oxígeno generado por la fusión del mismo en caso que el reactor funcionara por medio de la fusión del helio.

Sobre la absorción de neutrones... pues las barras de carburo de boro (que es lo que se usa hoy en día) tienen una vida limitada, y como están recibiendo neutrones, acaban por ser radiactivas a su vez, la radiación gamma tiene los mismos efectos pero a más largo plazo, es decir, si yo fuera ingeniero de motores buscaría emisiones de radiación gamma frente a emisiones de partículas más "pesadas" como neutrones, protones o electrones, que son capaces de alterar la materia en mayor medida. De ahí que crea que los motores fusionen helio, porque sus emisiones son de radiación gamma. Es más, por lo que he leído, es hasta preferible que se generen protones o electrones porque al tener carga se les puede contener de otras formas (siguen siendo emisiones radiactivas ionizantes, por lo que siguen siendo mortales).
Efectivamente, aquí hablamos de la propulsión convencional, aunque los motores de fusión dan energía a toda la nave (quizá mas bien habría que hablar del reactor de fusión), no solo para la propulsión convencional, sino para los sistemas, armas, escudos, motor de distorsión...
Actualmente se están diseñando reactores de fusión de primera generación (deuterio y tritio), y consumen más de lo que aportan (en lo que leí, 22MW costó elevar la temperatura y mantener los campos y sólo consiguieron 16MW), pero los científicos están muy seguros que una vez perfeccionen el sistema un solo reactor podrá generar energía de hasta 500MW (a pleno rendimiento, que será casi nunca). Un reactor de helio genera menos energía (la mitad, más o menos), pero también menos radiación. En todos los casos, la energía generada es muy superior a la que se requiere para mantener el reactor en marcha, no creo que haya mucho problema en este aspecto, salvo por el tamaño del reactor que determinará la potencia máxima que pueda generar. (https://es.wikipedia.org/wiki/Reactores_de_fusión_nuclear)

A nivel de juego se podría representar con motores pequeños de hidrógeno pero con un mantenimiento superior y otros mayores de helio con un mantenimiento menor.

Gracias por el apunte de los motores de distorsión (o de la teoría en la que se sustentan), Niberobey, y por la tuya en el caso de los reactores nucleares, Michifull.

Otra nota, la reacción del helio a la que me refiero es la triple alfa (https://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_triple-alfa), por si alguien lo quiere mirar para saber de qué va. Hay otras formas de fusión aneutrónica (https://es.wikipedia.org/wiki/Fusión_aneutrónica), pero yo usaría esta para reactores civiles por lo menos, cuyo mantenimiento puede ser precario y las consecuencias pueden ser muy graves.

Hablo coloquialmente porque no quería ser muy técnico para que la gente pudiera expresar su opinión sobre el tema sin entrar en un debate de química, física y física cuántica muy estricto, sí lo suficiente para ser correctos (ya corregí lo de "compuesto" que estaba mal, porque el deuterio y el tritio son isótopos del hidrógeno, en este caso sí que le doy la razón a Niberobey, a mí también me hubiera "rechinado" ver algo así si entendiera un poco más del tema). Algo habrá que decir para sustentar nuestras opiniones, por supuesto, pero no quería entrar en demasiados detalles para no echar a la gente por el lenguaje técnico, pero dejar las fuentes en un enlace (cosa que yo no hice al principio) me parece una buena forma de proceder, y así cada cual puede decidir hasta dónde llegar.
 
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He leido dos noticias, ya antiguas, sobre el tema. https://hipertextual.com/2015/07/boeing-patenta-un-revolucionario-motor-laser
En ambas se habla sobre el uso de un motor de fusión nuclear y usar el plasma generado como propelente para la propulsión.
Me ha gustado más la del motor laser de Boeing, pues como dice Michifull, usa los gases generados, helio e hidrógeno, como propelente. Al usar el mix de reacciones de fision y fusión soluciona el problema de la energía inical. No se habla de radiación de ninguna clase. De hecho en la patente, dejan claro que lo que hacen es vaporizar en gas o gases con laser para usarlo de propelente.
Revisando la patente por encima tampoco se dice nada de radiación. O es una radiación pequeña y fácilmente absorbible por los sistemas de soporte vital de las estaciones o la absorción es muy buena, tanto por el reactor de la nave como por las estaciones. Entiendo que en la inmensidad del espacio algo de radiación tampoco son un problema muy gordo (además escanear esta radiación es lo que harían los escáneres de estela, vamos digo yo).

P.D.: YoEgo, relax que te hemos entendido camarada, no te he corregido en primer lugar por seguir el debate de los motores en lugar de perdernos en tecnicismos que lo único que hacen es estancar la conversación.
 
Sí, de hecho es uno de los sistemas que se piensan usar para calentar el plasma de un reactor de fusión: por medio de láser. Tiene pinta que ese es el sistema para mover las naves de ED, por medio de láser y plasma. La energía para el láser saldrá del propio reactor. Sigo pensando que el propulsor funciona por medio de helio o las cenizas de la fusión del mismo (carbono y oxígeno).

Sin embargo, en el sistema que presenta Boeing, si funciona por medio de la fusión de deuterio y tritio, hay radiación, neutrónica por si fuera poco. Quizás el sistema, que usa paredes de materiales fisibles, absorbe esa radiación para crear nuevos elementos (no sé si están obligados al presentar una patente en explicar absolutamente todos los detalles del sistema). El gas resultante de la fusión sería helio, por lo que no habría problemas en ese aspecto, mientras la reacción se realice en la cámara de fusión del propulsor, claro. Los problemas que presenta creo que serían los mismos que los que Michifull presentó en el reactor nuclear, los materiales son "blandos" y acabarían siendo expulsados en pedazos por la tobera.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que las naves que nosotros enviamos hoy al espacio tendrían sistemas diferentes para salir de la atmósfera: un sistema químico que combina hidrógeno y oxígeno líquido, y en el espacio los que se están presentando de fusión de tritio y deuterio (no hay oxígeno, así que no hay problemas de deflagraciones o explosiones por combinaciones no deseadas). Para regresar a tierra sólo tienen que entrar en un ángulo determinado y hacerlo por medio de la gravedad terrestre. Eso es porque nosotros todavía no tenemos medios para hacerlo de otra forma que en la versión más sencilla (recordemos, la triple alfa requiere más energía para crear el plasma de helio y genera menos energía final, aún sea más limpia), y, lo más importante, se puede emplear en cualquier circunstancia.

PD: no me lo he tomado a mal. Normalmente escribo de madrugada, después de haberme leído un montón de páginas, y hay cosas que se me escapan. Hay que hablar con la mayor propiedad posible para ser lo más rigurosos que seamos capaces para que no se convierta en una "conversación de amigotes". La idea era hacerla comprensible para todos, porque no creo que todos tengamos la misma educación, y el juego es para todos, y me congratula que piensen de la misma forma.

También el objetivo es que la gente se interese y aprenda cosas que de otra forma serían un misterio para ellos. Por ejemplo, no hace mucho me pregunté por un asunto de planetas helados, quién lo iba a decir, y a pesar de haber jugado por dos años al juego, nunca me lo pregunté antes, sin embargo, al toparme con esa curiosidad me ayudó a comprender qué es lo que estaba viendo, cómo funcionaba el escáner, y me empapé de astrofísica, el funcionamiento de las estrellas, la vida de las mismas, a lo que pasaba en sus núcleos. De ahí me pregunté cómo funcionaban nuestras naves, los reactores de fusión (que es lo mismo que pasa en los núcleos de las estrellas) y me pregunté sobre la propulsión y la radiación, tanto del núcleo como de los motores. Y, mira por donde, aquí estamos. Quien sabe si tengamos que enviar a Frontier una sugerencia para que se cambie la elipedia al final de esta discusión.

Cada vez que me adentro en estas cosas me doy cuenta de lo rigurosos que han sido en Frontier al hacer en ED, que han tenido que estudiar y han tenido que preguntar a físicos y astrofísicos para hacer este juego, porque todo lo que vemos en el juego es virtualmente posible. Incluso he llegado a ver qué teorías siguen para el diseño de la galaxia procedural (para ello, miren el tema de la supertierra y los planetas más idóneos para la vida). Y todo eso lo vemos, lo usamos, y ni siquiera lo entendemos, sólo jugamos sin más. Todo un logro.
 
Ciertamente en el espacio la radiación no es un problema, porque todo es radiación, el bombardeo de rayos cósmicos de fuentes de partículas cargadas de alta energía, radiación ultravioleta, X, gamma..., está lo suficientemente inundado como para que las posibles emisiones radioactivas de un reactor de una nave no sean problema ninguno, respecto a deshacerse de deshechos nucleares como los materiales absorbentes de neutrones de un reactor de fisión o de fusión, en un universo como el de Elite, el "hidrogenero" que te está rellenando los tanques de hidrógeno de la nave, te puede cambiar las barras una vez esten desgastadas y dejarlas en órbitas estables de aparcamiento en los confines de cada sistema solar o mejor aun, tirarlas a la estrella del sistema o si me apuras, a un agujero negro, y olvidarse de esos residuos para siempre.

Para nuestra civilización en el nivel de desarrollo que nos presenta este juego, los desechos radiactivos, neutrones sueltos o la radiación gamma sería el menor de nuestros problemas. Lo extraño es que no se use la aniquilación de materia / antimateria como fuente de energía y propulsión.
 
Y puede que la antimateria esté disponible, pero que sea para usos militares o naves capitales. Quizás generar antimateria resulte demasiado caro o peligrosa disponiendo de la tan barata y más segura energía de fusión. O lo mejor vemos en futuros DLCs motores y armas de antimateria, quién sabe.

Y, bueno, teniendo un sintetizador en la nave puedo decir que no es un problema teniendo los materiales necesarios, además, las barras se podrían cambiar porque no son necesarias para el funcionamiento del reactor, como ocurre en la fisión, que prácticamente controlan la reacción y retirarlas pueden suponer un problema. Y puedes replicar tratamientos para la radiación. Lo que no sé es cuánto podría aguantar una persona incluso con tratamientos a una exposición constante e intensa a radiación.

De todas formas, no creo que el juego contemple ninguna de estas opciones porque sería limitar a los jugadores, y de momento parece no interesarles eso.
 
Hay otro aspecto de los impulsores que hace que me incline por la tecnología repulsora: Debe haber impulsores repartidos por toda la nave para hacer las diferentes maniobras. Por tanto, un núcleo central de energía que proporciona energía a la nave y a los impulsores. Pero estos impulsores, además de los dos principales, deben estar repartidos por la superficie de la nave.

Otra cosa que me choca es el tema de la radiación. No solo la emisión, si no pongamos por ejemplo la llegada de una nave con el núcleo de energía tocado, o por hacerlo más extremo, destrucción de una nave dentro de una estación. O la absorción de radiación es muy muy eficiente o se pondría en peligro todo el hábitat.
 
Conductos llenos de helio, válvulas para regular el flujo, con quemadores al final. Los quemadores no son más que láseres concentrados, el helio se recalienta y sale disparado por las toberas, mueve la nave y objetivo cumplido.

Sí... la radiación es lo que me llevó a abrir este tema. De ahí mi suposición que funcionaran fusionando helio y absorbiera la radiación gamma con neón. Al final la radiación final sería mucho menor. Pero sólo fusionando helio la radiación restante sería gamma, que aún siendo peligrosa, no lo es tanto como la neutrónica resultante de la fusión con el hidrógeno. Una nave que fuera derribada en un hábitat sería un problema, pero no tan grave que si funcionara con hidrógeno.

De todas formas, por el funcionamiento de un reactor de fusión no sería excesivamente grave la radiación, porque no hay material de fisión, las sustancias finales no serían radiactivas por sí mismas, no pueden fusionarse si no están a altas temperaturas (una explosión no lo conseguiría, estamos hablando de millones de grados), y aún con un fallo en la contención electromagnética, el reactor se fundiría pero dejaría de haber fusión (la explosión sí sería un problema, pero si llegas a la base está claro que este punto no se ha dado). Sí serían radiactivas las partes del reactor implicado (las que han absorbido la radiación, como las barras de carburo de boro), pero, salvo que acaben diseminados por todos lados hechos polvillo, tampoco sería un problema grave, debido a que estamos ya en un entorno muy contaminado por la radiación, y es posible que incluso el polvo sólo sea un mero inconveniente porque sería filtrado por el sistema de ventilación de la base. Las sustancias contaminadas tardan mucho en matar por radiación a alguien. Recibir una dosis mortal de radiación sería difícil (si es que es posible en esta época).

El problema real en caso de explosión serían las tropecientas toneladas de hidrógeno que reaccionarían con el oxígeno del hábitat, que harían, como mínimo, que todos acabaran con las cejas chamuscadas, y, por supuesto, la metralla a miles de grados, la onda expansiva y el calor resultante, que probablemente les ocasionaría, como mínimo, heridas graves. Estimo que habría centenares de muertes en caso de fusión del reactor en el mejor de los casos, y lo más probable es que toda la zona del puerto sea destruida con toda la gente. Sería como detonar una bomba termonuclear, literalmente, y lo único que salvaría a la estación es que no está pensada para eso, si no, podemos dar por finiquitada la base. Las actuales bombas son capaces de aniquilar a todo lo que haya en un radio de 750m a 1,5 km (tasa de supervivencia 0, sólo por daños físicos mencionados, radiación aparte), y el hábitat del espacio puerto ronda ese tamaño.

Bien mirado, vivir en un hábitat cerca de las plataformas de aterrizaje es vivir peligrosamente...
 
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Y mas con la soltura de gatillo que tienen los sistemas defensivos de la estación, a la mínima te hacen fosfatina. Un reactor de fusión miniaturizado hasta extremos inconcebibles a día de hoy y blindado hasta las trancas sobreveviría perfectamente y sin mácula a la destrucción de la nave, por lo que no generaría grandes desperfectos aunque esta explotara dentro de una estación, el hidrogeno por otra parte no tendría con que reaccionar en el espacio, salvo con el oxígeno del sistema de soporte vital, y en caso de una estación tipo coriolis, con el oxígeno de la atmósfera contenida en el volumen de la estación. La explosion podria ser gorda, pero una explosion química en todo caso, aunque la explosión del cohete lunar soviético N1 es la mas grande (no nuclear) que se haya conocido, cifrada en 7 KT, casi el doble que la de Hiroshima.
 
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