ITER, el reactor de fusió nuclear: una nova realitat comercial més neta

 

Redacció

Després de 35 anys de preparació minuciosa i d’innumerables endarreriments, els científics, finalment, han començat la fase de muntatge de cinc anys del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER en anglès), el reactor de fusió més gran del món, a Saint-Paul-les-Durance, França. Finançat per sis països, inclosos els EUA, Rússia, la Xina, la Índia, el Japó i Corea del Sud, ITER serà el dispositiu de fusió toakamak (en rus, “cambra toroidal amb bobines magnètiques” per la fusió de partícules de plasma) més gran del món amb un cost estimat d’aproximadament 24 mil milions de dòlars i capaç de generar al voltant de 500MW d’energia de fusió tèrmica cap a principis del 2025.

vam perdre per poc la oportunitat de que aquest tokamak es construís a Tarragona

Quina oportunitat perduda per ser vistos a tot el planeta quan aconsegueixin estabilitzar el plasma!

Iter: World's largest nuclear fusion project begins assembly https://t.co/pIJeb2byfD

— Albert FC (@albert_fnt) July 29, 2020

Inicialment, els EUA i l’antiga Unió Soviètica van ser els primers països en realitzar investigacions de fusió arran del seu potencial pel desenvolupament d’armes atòmiques. En conseqüència, la tecnologia de fusió va romandre classificada fins la conferència Àtoms per la pau de 1985 a Ginebra. La investigació sobre fusió va esdevenir una ‘gran ciència’ en la dècada dels ’70, gràcies a un gran avenç en el tokamak soviètic. Tot i així, ràpidament es va fer palès que la fusió nuclear pràctica tan sols abastaria el progrés desitjat mitjançant la cooperació internacional degut a les altes despeses i la complexitat dels dispositius involucrats.

 

La fusió nuclear

Bàsicament, la fusió nuclear consisteix en trencar àtoms d’hidrogen entre ells amb la força suficient com per formar heli i alliberar energia en l’equivalència de massa-energia  E = mc². La fusió és el procés mitjançant el qual totes les estrelles, de les nanes roges a través del sol dins les supergegants més massives, generen grans quantitats d’energia en els seus nuclis en elevar-se fins a temperatures de 4.000.000K o més.

Ever heard of Nuclear Fusion??
Imagine having the sun in a box and generating enormous amount of energy from it.. #TheFutureIsHere#NuclearEnergy#NuclearEnergy pic.twitter.com/QF7Z8RXIxl

— Gabriel E. Adoche (@gabrieladoche12) August 2, 2020

La fusió nuclear genera quatre vegades més energia de la mateixa massa de combustible que la fissió nuclear, una tecnologia que implica la divisió dels àtoms i que actualment s’empra en els reactors nuclears existents al món. Les forces gravitacionals massives al Sol i les estrelles generen les condicions adients perquè la fusió s’esdevingui a temperatures considerablement més baixes. No obstant això, la massa de la Terra, molt més petita (1/330.000 de la massa del Sol), i la seva gravetat també menor, requereixen de temperatures molt més altes de l’ordre de centenars de milions de Kelvin per impulsar el procés de fusió nuclear i mantenir-lo. Malauradament, cada experiment de fusió fins ara ha estat negatiu quant a energia, absorbint-ne més que no pas generant-la.

 

El desafiament de l’ITER

ITER és una planta d’energia nuclear dissenyada per demostrar que l’energia de fusió, d’energia positiva i lliure de carboni, pot esdevenir una realitat comercial. ITER planeja emprar reactors tokamak per confinar magnèticament un plasma de deuteri-triti. El gran desafiament fonamental és que ITER aconsegueixi un índex de calor emesa per un plasma de fusió més alt que l’índex d’energia injectada en el plasma. És natural preguntar-se què ha canviat per fer que els investigadors confiïn en què l’ITER no serà tan sols un altre costós experiment que acabarà a la deixalleria de la fusió nuclear.

Els científics de l’ITER van desenvolupar amb èxit un nou material superconductor. Una cinta d’acer recoberta amb òxid d’itri-bari-coure o YBCO, que els permet construir imants més petits i potents, reduint l’energia requerida per iniciar la reacció de fusió. Segons Fusion for Energy, l’empresa conjunta dels EUA i l’ITER, s’utilitzaran 18 imants superconductors de niobi-estany, també coneguts com a bobines de camp toroidal, per contenir el plasma de 150ºC. Aquests imants generaran un poderós camp magnètic equivalent a 11.8 Tesla, o un milió de vegades més potent que el camp magnètic de la Terra. Gairebé 3.000 tones d’aquests imants superconductors estaran connectats per 200km de cables superconductors i es mantindran a -269ºC gràcies al criòstat més gran del món, fabricat a l’Índia.

 

Més net que la fissió?

Els 440 reactors de fissió nuclear del món generen al voltant del 10% de les necessitats mundials d’electricitat. En teoria, una quantitat similar de reactors de fusió podria reemplaçar totes les centrals elèctriques de carbó, que actualment subministren gairebé el 40% de l’electricitat a nivell mundial. Però, a banda de les seves capacitats de potència, els reactors de fusió s’han promocionat com una font d’energia perfecta, car no poden fondre’s i produeixen molts menys residus radioactius a diferència dels reactors de fissió, que en el passat van demostrar ser catastròfics per reaccions en cadena no controlades.

This fusion reactor could revolutionize energy pic.twitter.com/1OfyuY5sJ7

— Tech Insider (@techinsider) July 28, 2020

Si té èxit, ITER es convertirà en la primera font d’energia elèctrica del món que no explota un combustible natural. Amb tot, serà interessant veure si ITER i les subseqüents plantes d’energia de fusió incorreran en la mateixa ignomínia que l’energia nuclear convencional ha lluitat per treure’s de sobre.