Un nou reactor de fusió nuclear podria funcionar

Diversos estudis indiquen que un reactor compacte podria produir energia d’aquí deu anys
Imatge de l'astre rei, el sol / GETTY IMAGES
HARRY FOUNTAIN, THE NEW YORK TIMES

Els científics que desenvolupen una versió compacta de reactor de fusió nuclear han demostrat en una sèrie d’articles científics que l’artefacte hauria de funcionar, cosa que renova l’esperança d’assolir l’objectiu -llargament perseguit sense èxit- d’imitar el procés pel qual el Sol genera energia i lluitar contra el canvi climàtic.

S’espera que la construcció d’un reactor batejat com a Sparc que estan desenvolupant investigadors de l’Institut Tecnològic de Massachusetts i Commonwealth Fusion Systems, una empresa fundada per impulsar aquest projecte, comenci a la primavera del 2021 i duri uns tres o quatre anys, segons els investigadors i directius de l’empresa. Per bé que el projecte encara ha de superar obstacles importants, l’empresa va anunciar que, un cop construït, començarà la fase de proves. Si el nou reactor la superés, es construiria una central que generaria electricitat a partir de l’energia de la fusió nuclear. Es preveu que comenci a produir-ne durant la pròxima dècada.

Més ràpid que l’ITER?

Aquest ambiciós calendari té uns terminis molt més breus que els del principal projecte de fusió nuclear a nivell mundial, una iniciativa multinacional establerta al sud de França i coneguda com a ITER (sigla anglesa de Reactor Experimental Termonuclear Internacional). La construcció d’aquest reactor va començar el 2013 i, tot i que no ha estat concebut per generar electricitat, s’espera que sigui capaç de desencadenar una reacció de fusió el 2035.

Bob Mumgaard, el conseller delegat de Commonwealth Fusion i un dels seus fundadors, explica que un dels objectius del projecte de l’Sparc és assolir la fusió en un termini prou breu perquè pugui contribuir a la mitigació del canvi climàtic. “Estem molt centrats en generar electricitat a partir de la fusió nuclear com més aviat millor”, diu.

La fusió, un procés pel qual s’uneixen àtoms lleugers a temperatures de desenes de milions de graus i que allibera energia, s’ha presentat com una manera de resoldre a escala mundial els problemes climàtics que ocasiona la generació elèctrica. Com les centrals nuclears convencionals on es divideixen àtoms per fissió, les centrals de fusió no consumirien combustibles fòssils ni emetrien gasos d’efecte hivernacle. El seu combustible, generalment isòtops d’hidrogen, seria molt més abundant que l’urani que alimenta la majoria de centrals nuclears. A més, la fusió generaria una radioactivitat i uns residus menors i menys perillosos que els de les centrals de fissió.

Ara bé, els obstacles que cal superar per construir una màquina capaç de produir i controlar el plasma de fusió (un núvol roent d’àtoms a temperatures exorbitants que malmet o destrueix qualsevol cosa que hi entri en contacte) són colossals. Científics amb dècades d’experiència en la fusió nuclear es mostren entusiasmats per les perspectives del projecte de l’Sparc, però afirmen que tal vegada el calendari peca de falta de realisme. “Quan llegeixo aquestes publicacions em fa la sensació que aconseguiran el plasma de fusió termonuclear controlat que tots somiem”, diu Cary Forest, un físic de la Universitat de Wisconsin aliè al projecte. “Però si hagués de calcular per a quan ho tindran, multiplicaria el termini per dos, com faig amb els meus estudiants de grau quan prediuen el temps que es trigarà a fer alguna cosa”.

El projecte de l’Sparc tindria unes dimensions molt més modestes que l’ITER: com una pista de tennis al costat d’un camp de futbol, explica el Dr. Mumgaard. El seu cost també seria molt inferior al de la iniciativa internacional, que s’ha pressupostat en 22.000 milions de dòlars, però podria acabar costant molt més. Commonwealth Fusion, fundada el 2018, té uns 100 empleats i fins ara ha obtingut uns 200 milions de dòlars de finançament.

El somni de la fusió

Des que, fa gairebé un segle, es van practicar els primers experiments per investigar la fusió, s’ha intentat sense èxit fer realitat la promesa d’una màquina pràctica de fusió que produeixi més energia de la que consumeix. Des de llavors, sembla que sempre estem “a només unes dècades” de generar electricitat a partir de la fusió. Podria ser que la història es repetís també amb el projecte de l’Sparc. Tanmateix, set articles revisats per experts publicats recentment en una edició especial de la revista The Journal of Plasma Physics aportaven proves de l’èxit futur del projecte i del fet que generarà deu vegades més energia de la que consumirà.

Les investigacions “confirmen que és molt probable que el disseny en què estem treballant funcioni”, afirma Martin Greenwald, director adjunt del Centre de Fusió i Física de Plasmes de l’Institut Tecnològic de Massachusetts i un dels principals responsables científics del projecte. El Dr. Greenwald és fundador de Commonwealth Fusion, però actualment no té cap vinculació amb l’empresa.

El projecte de l’Sparc es basa en el mateix tipus de dispositiu que l’ITER: un tokamak, és a dir, una cambra en forma de dònut a l’interior de la qual es produeix la reacció de fusió. La temperatura del núvol de plasma, que és superior a la del Sol, fa que s’hagi de confinar mitjançant forces magnètiques. L’ITER ho aconsegueix gràcies a unes enormes bobines electromagnètiques que contenen fils de materials superconductors. Per a la refrigeració, es recorre a heli líquid. L’Sparc, per la seva banda, aprofita una tecnologia electromagnètica més nova que es basa en els anomenats superconductors d’alta temperatura, capaços de produir un camp magnètic molt més alt, explica el Dr. Greenwald. Per consegüent, el plasma té unes dimensions molt més modestes. Els articles evidencien que “aquesta via d’alt camp continua semblant viable”, diu el Dr. Greenwald. “Si aconseguim superar els reptes relacionats amb l’enginyeria, la màquina tindrà les prestacions que preveiem”.

En qualsevol cas, Commonwealth Fusion és una de les diverses empreses que treballen en el desenvolupament i la comercialització d’electricitat procedent de la fusió en col·laboració amb centres de recerca i amb el suport dels centenars de milions de dòlars invertits en el sector. TAE Technologies, per exemple, una empresa amb seu a Califòrnia, treballa en un disseny en què, per desencadenar la fusió, es disparen dos núvols de plasma l’un contra l’altre en un dispositiu lineal. First Light Fusion, una empresa fundada a la universitat britànica d’Oxford, dedica energia a comprimir i col·lapsar el combustible de fusió.

William Dorland, físic de la Universitat de Maryland i editor de The Journal of Plasma Physics, afirma que la publicació ha demanat a alguns projectes dedicats a la fusió “que ens expliquin els seus fonaments físics”. L’Institut Tecnològic de Massachusetts i Commonwealth Fusion de seguida han respost a la petició afirmativament. “Des del meu punt de vista, és el primer de tots aquests grups que disposen de finançament privat que explica amb total claredat el que fa”, diu el Dr. Dorland. “Hi ha persones raonables que discrepen pel que fa a si funciona o no”, comenta. “Jo senzillament m’alegro que hagin fet un pas endavant i ens expliquin en un llenguatge científic normal el que passa”.

Traducció d’ Ignasi Vancells

Copyright The New York Times

Blogs de ciència

this_image_alt

Despedida