La fusió nuclear, el Sant Grial de l’energia
Per primer cop, investigadors dels Estats Units aconsegueixen que un reactor de fusió nuclear produeixi més energia de la que consumeix
Els científics fa dècades que investiguen en fusió nuclear. S’hi tenen moltes esperances dipositades perquè es converteixi en la font d’energia alternativa més barata -perquè el combustible és l’hidrogen- i més neta -perquè no produiria emissions de CO2-. Fins ara, però, ha tingut un gran obstacle: per generar-la cal consumir més energia de la que finalment s’obté. Mala inversió, per tant. Aquesta setmana, però, investigadors nord-americans han fet un gran pas: per primer cop han aconseguit produir una reacció de fusió nuclear que alliberi més quantitat d’energia que la que s’ha invertit per aconseguir-la. Aquest balanç energètic positiu reforça el gran potencial d’una font energètica amb la qual es treballa des de fa més de 50 anys.
Al món hi ha diferents instal·lacions on s’experimenta en aquest camp. A França s’està construint l’ITER, la gran aposta europea. La fita d’aquestes instal·lacions, encara en construcció, és produir 10 cops més energia de la que s’hi inverteix. “Consumirà 50 megawatts i en produirà 500”, explica Xavier Dies, catedràtic d’enginyeria nuclear de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Seria l’equivalent -en creació d’energia- a cinc pantans, afegeix Dies. La fusió nuclear ja es dóna de manera natural a les estrelles, que són grans productores d’energia. Quan l’ITER estigui funcionant, produirà tanta energia com el Sol. Es diu que aquest tipus d’instal·lacions són com posar el Sol dins d’una caixa.
La tecnologia que utilitzarà l’ITER és diferent de la que s’aplica a les instal·lacions nord-americanes on s’ha fet aquest exitós experiment, el US National Ignition Facility (NIF), a Califòrnia. Quan l’ITER estigui acabat, utilitzarà el mètode de confinament magnètic, mentre que els investigadors nord-americans han aplicat el confinament inercial, que fins ara anava per darrere de les fites assolides pel magnètic. “És una cursa, i l’inercial ha atrapat el magnètic -afirma Dies-; no hi ha competència entre les dues tecnologies, estem molt contents pels seus resultats perquè en un futur necessitarem un ampli ventall de tecnologies”, precisa Aris Apollonatos, portaveu de Fusion 4 Energia, l’oficina de l’ITER a Barcelona. Les dues tècniques tenen en comú un mateix principi: “S’aporta una quantitat d’energia al combustible, que assoleix temperatures desorbitants, prou perquè es produeixin reaccions de fusió per aconseguir més energia”, explica Dies.
Una boleta minúscula
A l’ITER, el combustible és un plasma de deuteri i triti dins una gran cambra en forma de tortell envoltat de camps magnètics i que s’escalfa amb una mena de microones. A la National Ignition Facility (NIF), una estructura finançada pel govern dels Estats Units i pensada també per a usos militars, el combustible és en unes minúscules boletes d’or de menys de mig mil·límetre de diàmetre. Són dos isòtops d’hidrogen, deuteri i triti. En l’experiment que ara es publica, 192 fonts de llum làser del gruix d’un cabell van bombardejar aquesta microesfera de manera sobtada. Quan els feixos de llum hi van penetrar van provocar el que es coneix com a implosió. És a dir, l’esfera es va recollir en ella mateixa. Durant una milmil·lionèsima de segon es van assolir temperatures de 100 milions de graus. En augmentar la densitat i la temperatura es van produir les reaccions de fusió i el retorn energètic. En aquestes condicions, el triti i el deuteri parcialment es fusionen.
Amb la reacció es van alliberar 17.000 joules, l’equivalent a dues bateries AA. Més del que s’havia invertit, que va ser entre 9.000 i 12.000 joules. Que sigui una quantitat superior és un gran avenç per ell mateix. No obstant, la xifra i les proporcions són molt petites. El balanç entre el que s’inverteix i el que s’obté hauria de ser molt superior perquè arribi a tenir rendibilitat com a negoci.
L’experiment nord-americà tampoc ha arribat a assolir el que es coneix com a ignició, que és, en definitiva, el que permetria que la reacció es retroalimentés per continuar de manera indefinida. Les dades de l’experiment s’utilitzaran per crear models informàtics.
Com tancar el sol dins una caixa per fer recerca civil i militar
La National Ignition Facility (NIF), a Califòrnia, on s’ha assolit per primer cop un balanç energètic positiu en el procés de fusió nuclear, és un gran projecte del departament de Defensa dels Estats Units. Va néixer amb l’objectiu bàsic de simular armes nuclears, per provocar microexplosions nuclears controlades. Va sortir a partir de la prohibició dels assajos nuclears a la superfície terrestre. A França, una instal·lació equivalent seria el Laser MegaJoule, a Bordeus. La NIF compta amb 192 fonts de llum làser. Els components necessaris per activar-los ocupen una extensió més gran que un camp de futbol i es focalitzen dins una cambra de combustió; com posar el Sol en una caixa. En aquestes instal·lacions també s’està desenvolupant recerca per a la producció d’energia de fusió per a usos civils.
