La energia nuclear té una gran rellevància en el sistema energètic mundial. És capaç de generar una gran quantitat d'energia a costa de deixar alguns residus nuclears que s'han de tractar. La fusió nuclear és un dels reptes més grans que la humanitat té pendent de desenvolupar. Es tracta d'una oportunitat immensa que podria acabar amb els problemes de dèficit energètic i de proveïment. Al voltant de l'món existeixen nombrosos científics que encapçalen grans investigacions sobre això.
En aquest article anem a explicar què és la fusió nuclear i quins són els avantatges i oportunitats que portaria a la humanitat si aconseguís fer-se comercial. Vols saber més sobre això? Només has de seguir llegint.
Què és la fusió nuclear
En un anterior article vam veure que la fissió nuclear es tractava de la ruptura d'àtoms pesants com el plutoni i l'urani per a l'obtenció d'energia. En aquest cas, la fusió nuclear assenyala un procés totalment contrari. És una reacció capaç d'unir dos nuclis més lleugers per poder formar un més pesat.
A l'unir-se dos àtoms més lleugers per compondre un més pesat s'allibera energia, ja que el nucli pesat és menor que la suma de el pes dels dos nuclis per separat. Aprofitant això, es pot alliberar energia en el procés per a qualsevol cosa. A l'tenir en compte que l'energia d'aquest procés és molt concentrada, en tan sols un gram de matèria hi ha presents milions d'àtoms, de manera que amb poc combustible es podria generar descomunals quantitats d'energia si la comparem amb combustibles actuals.
Depenent dels nuclis que participin en aquest procés de fusió nuclear, es generarà més o menys quantitat d'energia. La reacció més fàcil d'aconseguir és la unió entre el deuteri i el triti per aconseguir heli. En aquesta reacció s'alliberaria 17,6 MeV. Es tracta d'una font pràcticament inesgotable d'energia ja que podem trobar el deuteri en l'aigua de mar i el triti es pot aconseguir gràcies a l'neutró que es desprèn en la reacció.
Com es fa la fusió nuclear?
Tot i que aquesta producció d'energia a nivell mundial solucionaria els problemes energètics i de contaminació, fer-ho no és gens fàcil. Se sap amb certesa que funciona i se sap com fer. No obstant això, encara no es coneix amb total claredat les condicions necessàries per poder controlar amb absoluta precisió totes les exigències que té el procés. Cal pensar que aquesta fusió nuclear és un procés que es duu a terme a la nostra estrella més gran, el Sol. Per tant, cal aconseguir altíssimes temperatures per dur-la a terme.
A l'interior dels reactors de fusió nuclear es poden emprar partícula en forma de núvols a les que se li sotmeten a dos-cents milions de graus de calor. Imagineu-només un segon a aquestes temperatures; significaria la desintegració total de gairebé qualsevol objecte. Aquestes temperatures són necessàries si volem que tingui lloc el procés. Ja només bregar amb aquestes temperatures tan altes és tot un repte per als científics, atès que no hi ha material que pugui suportar-les sense destruir-se.
Per pal·liar aquesta situació de temperatures absurdes s'empra el plasma. El seu efecte de confinament magnètic està deu vegades més calent que el nucli de el Sol. La temperatura monstruosa a la qual cal sotmetre a aquests àtoms es deu al fet que és l'única manera perquè puguin donar-li l'energia cinètica necessària perquè puguin vèncer la seva repulsió natural i es fusionin.
Els dos nuclis tenen la mateixa càrrega elèctrica i positiva, per això, es repel·leixen. Amb les temperatures tan altes, podrem generar una energia cinètica tan fort que pugui transferir la capacitat d'unir-se. Treballar amb aquestes temperatures i controlar tots els factors i condicions que intervenen en això és una cosa totalment complicat.
Estratègies científiques de confinament
Per les raons anteriors, els grups científics que investiguen la fusió nuclear s'han dissenyat dues etapes i estratègies diferents: el confinament magnètic i el confinament inercial.
El confinament magnètic és el que se centra a fer que el plasma de l'interior d'un camp magnètic eviti que els nuclis dels àtoms que estan a dos-cents milions de graus Celsius toquin les parets de l'reactor. D'aquesta manera, istaremos protegint allò que serveix perquè tingui lloc la fusió.
Un aspecte important a tenir en compte és que, encara que totes les partícules estiguin sotmeses a aquestes temperatures, no totes poden experimentar el procés d'unió. Això és un paràmetre assenyalat pels científics com limitant de la rendibilitat d'una fusió nuclear des del punt de vista energètic. De tal manera que, perquè sigui viable econòmicament, el nombre de fusions ha de ser tan alt com perquè l'energia generada sigui més alta que la que s'inverteix en la seva producció.
El Sol, encara que tingui una temperatura 10 vegades menor de la que es necessita per produir la fusió nuclear, donat el seu enorme massa, li permet incrementar la pressió a la qual estan sotmesos els nuclis i es produeix la fusió per confinament gravitatori. Aquesta pressió no es pot recrear en el nostre planeta, de manera que s'han d'assolir aquestes temperatures.
D'altra banda, el confinament inercial no utilitza un camp magnètic per evitar que el plasma toqui les parets de l'reactor, sinó que proposa l'ús d'un combustible per aconseguir que una petita porció de deuteri i triti aconsegueixin implosionar. Així, tot el material es condensa d'una manera violenta i resulta la unió dels nuclis de deuteri i triti.
Quan serà viable comercialment?
Perquè aquest procés d'obtenció d'energia sigui totalment viable comercialment, encara queda mínim tres dècades d'investigacions i proves. Mantenint el ritme actual d'investigació i inversió sobre el tema, és possible que la tècnica amb la qual finalment es faci comercial sigui amb el confinament magnètic.
Si volem tenir a mitjans d'aquest segle producció d'energia a partir de la fusió nuclear necessitem que els científics disposin d'el material necessari i els recursos per dur a terme totes les investigacions pertinents. Si això no és així, tan sols tindrem laboratori plens de científics que estan entretinguts i sense avançar.