Hipotéticamente hablando, si tuviéramos que construir plantas de energía de fusión usando el hidrógeno en el agua como combustible, ¿podríamos alimentar a un país entero (por ejemplo, Estados Unidos) usando el agua que fluye del grifo de la cocina?

El agua es 11% de hidrógeno en peso y 0.015% de todos los átomos de hidrógeno son deuterio.

Entonces, 0.0033% del peso del agua es deuterio. Entonces 33.3 miligramos de deuterio por litro de agua es deuterio que hipotéticamente podría usarse en una reacción D + D.

Con 8.3 litros por minuto 276.7 miligramos de deuterio por minuto 0.13835 moles por minuto.

Cada núcleo de deuterio en una hipotética cadena de reacción D + D produce 7.2 MeV por núcleo produciendo 347.3 billones de julios por kg o 96.11 billiin julios por minuto 1.60 billones de julios por segundo 1.6 GW.

Por lo tanto, su grifo no podría alimentar al mundo, pero podría alimentar a 1 millón de hogares.

Separación eficiente de deuterio

https://arxiv.org/pdf/1702.07562 …

Los sistemas criogénicos a microescala hacen hielo de deuterio conformado

http://iopscience.iop.org/articl …

Se disparan unos a otros y cuando chocan tienen forma de implosión y se queman eficientemente.

De Wiki:

La fusión por confinamiento inercial (ICF) es un tipo de investigación de energía de fusión que intenta iniciar reacciones de fusión nuclear al calentar y comprimir un objetivo de combustible, típicamente en forma de gránulos.

Disparar perdigones de dos formas a 1,553 km / seg el uno al otro alcanza una combustión eficiente. 1,21 TJ por kg. Rendimiento de 347.3 TJ por kg. 287 a 1.

Acelerador en un chip

4.61 miligramos de deuterio por segundo disponibles de 138.3 cc de agua por segundo usando solo 4.61 nanogramos por segundo produce 1.6 kW consume 5.5 W para funcionar.

El combustible de fusión preferido puede ser el deuterio que se encuentra en concentraciones muy bajas en el agua del grifo y también puede incluir el tritio, que es bastante raro. El poder de fusión tiene un largo camino por recorrer. La operación de equilibrio sostenido será un hito importante, pero para un uso comercial significativo, la potencia operativa de los sistemas de la planta tendrá que ser impulsada a una pequeña fracción de la potencia total producida y eso ni siquiera se imagina en este punto. Para poner esto en perspectiva, piense en la energía eléctrica utilizada en una central eléctrica de carbón convencional para impulsar los quemadores de carbón pulverizado, forzar el agua de alimentación condensada de vuelta a la caldera a la presión máxima de vapor sobrecalentado, hacer circular el agua del circuito de enfriamiento y alimentar cualquier tiro forzado en el sistema de escape de combustión y depuradores. Lo que queda es el poder que se puede entregar al usuario final. Esta fracción es significativa en las centrales eléctricas de carbón convencionales. Una futura planta de fusión debe alcanzar este tipo de nivel de uso de energía interno mucho más allá del punto de equilibrio para ser útil. La turbina también debe ser altamente eficiente en la conversión de la entrada de vapor a la salida de potencia del eje mecánico. Una relación pobre entre la entrada de energía térmica y la salida de energía mecánica (y, por lo tanto, eléctrica) conduce a una planta excesivamente costosa, independiente del costo del combustible. El costo del grifo del deuterio, incluso si fuera una fracción significativa de agua del grifo (es decir, “libre”) no es el costo real para una futura planta de fusión.

En primer lugar, hay diferentes reacciones de fusión nuclear.

Consideraré una reacción de deuterio – deuterio. No consideraré la reacción de deuterio-tritio ya que el tritio es virtualmente inexistente en el agua. (es radiactivo y se descompone en aproximadamente 12 años (vida media)). Incluso el deuterio no es tan abundante.

Como no sé todo, tuve que consultar algunos sitios web.

Una persona que hace muchos cálculos en energía es Tom Murphy, profesor asociado de física en la Universidad de California y está en mejores condiciones para responder a este tipo de cálculos.

Tiene una página sobre fusión:

Fusión Nuclear | Haz las matematicas

Indica que 1 gramo de deuterio daría 1150GJ (giga julios) (calculado de nuevo a partir de sus 275 millones de kcal)

¿Cuántos gramos de hidrógeno tenemos en 1 kg? Hay 2 hidrógeno en 1 molécula de agua y el agua tiene un peso molecular de 18. 1 kg de agua contiene 111 g de hidrógeno, pero la mayoría es el hidrógeno normal con 1 protón. El deuterio es solo el 0.015% de todo el hidrógeno en la tierra. 1 kg de agua solo contiene 0,016 g de deuterio. 1 kg de agua nos daría 0.016 * 1150GJ = 18.4 GJ. Si el grifo de su cocina entrega 1 l (= 1 kg) por minuto, entonces la potencia es 18.4 GJ / 60 = 306 MW

Un vistazo rápido al consumo de energía eléctrica en los EE. UU. Nos da 494GW para junio de 2017. (consumo promedio)

Administración de Información de Energía de EE. UU. (EIA)

Su grifo de cocina se está quedando corto para alimentar a los EE. UU. Alrededor de 1600l / min (400 galones / min) se ve el valor correcto. Si usa otras reacciones nucleares, los valores serán diferentes.

Primero. Ya podemos construir fusión. El problema es que se necesita más energía para romper el Hidrógeno de lo que recuperamos.

El sol no tiene este problema porque es enorme, y la gravedad hace la destrucción. Necesitamos hacer eso con imanes.

En segundo lugar, se necesita mucha energía para dividir el agua en H y O. Hay una razón por la cual es tan abundante, porque se combina tan fácilmente. Separarlos requiere mucho trabajo.

Pero, si ignoramos esos 2 problemas (principales), entonces sí. Hay suficiente hidrógeno fluyendo a través de un grifo típico para alimentar el mundo y algo más.

En teoría, el hidrógeno de 4 litros de agua es suficiente para alimentar a todo Estados Unidos durante un día. Un grifo de cocina estándar fluye unos 10 litros por minuto.

Entonces sí. Seguro. En teoria.