Introducció
L'energia de fusió és l'energia que s'allibera quan dos nuclis atòmics lleugers es fusionen per formar-ne un de més pesat. Aquest procés té lloc de manera natural al Sol i a altres estrelles, on la fusió d'àtoms d'hidrogen produeix una gran quantitat d'energia que irradia cap a l'espai.
L'objectiu de la investigació en energia de fusió és aconseguir reproduir aquest fenomen de forma controlada i segura per aprofitar-lo com a font d'energia neta i renovable.
Un dels projectes més ambiciosos en aquest camp és el projecte ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), que consisteix en la construcció d'un reactor de fusió de confinament magnètic a Cadarache, França.
Aquest reactor utilitzarà com a combustible una mescla de deuteri i triti, dos isòtops de l'hidrogen, que s'escalfaran fins a formar un plasma a temperatures superiors als 100 milions de graus Celsius. El plasma es mantindrà confinat per un potent camp magnètic generat per bobines superconductores, evitant que entri en contacte amb les parets del reactor. La fusió dels nuclis de deuteri i triti produirà un nucli d'heli i un neutró, alliberant una gran quantitat d'energia. Part d'aquesta energia es transformarà en electricitat mitjançant un sistema de turbines i generadors.
El projecte ITER és una iniciativa internacional que compta amb la participació de 35 països, entre ells la Unió Europea, els Estats Units, la Xina, la Rússia, el Japó, la Índia i Corea del Sud. El seu objectiu és demostrar la viabilitat científica i tecnològica de la fusió com a font d'energia, així com estudiar els aspectes relacionats amb la seguretat, el medi ambient i l'economia. Es preveu que el reactor comenci les seves operacions el 2025 i que produeixi el primer plasma el 2035. Si els resultats són satisfactoris, el projecte ITER podria obrir les portes al desenvolupament de centrals elèctriques basades en l'energia de fusió.
La fissió nuclear
La fissió nuclear és el procés pel qual el nucli d'un àtom es divideix en dos o més nuclis més petits, alliberant una gran quantitat d'energia i partícules subatòmiques [1].
Aquest procés pot ocórrer de forma espontània o induïda per l'impacte d'un neutró amb el nucli [2].
Té aplicacions tant civils com militars, com la generació d'electricitat, la medicina nuclear o les armes atòmiques.
En un reactor nuclear, la fissió nuclear s'utilitza per generar energia elèctrica a partir de l’energia alliberada, en forma de radiació i calor. Energia que s'utilitza posteriorment per escalfar aigua i produir vapor, que a la vegada impulsa una turbina que genera electricitat.
A les armes nuclears, s'indueix una reacció en cadena controlada que allibera una gran quantitat d'energia explosiva.
Tanmateix, presenta grans desavantatges i riscos, com la gestió dels residus radioactius, els accidents nuclears o la proliferació d'armes de destrucció massiva.
És important destacar que la fissió nuclear té implicacions en termes de gestió de residus radioactius i de seguretat, ja que els productes de la fissió són altament radioactius i poden ser perillosos per al medi ambient i la salut humana si no es gestionen adequadament.
En termes de gestió de residus, la fissió nuclear produeix subproductes radioactius que necessiten ser manegats de manera segura i confinats durant un llarg període de temps.
Aquesta és una de les principals preocupacions relacionades amb l'energia nuclear, ja que requereix la implementació de tècniques i infraestructures especialitzades per al seu emmagatzematge i disposició final.
Pel que fa a la seguretat, la fissió nuclear comporta riscos importants en cas de fallada o mal funcionament dels sistemes de contenció. Les fuites radioactives poden tenir efectes devastadors sobre la salut humana i el medi ambient. Per això, els reactors nuclears i les instal·lacions relacionades han de ser dissenyats i operats segons els més alts estàndards de seguretat, amb protocols estrictes per prevenir accidents i minimitzar els impactes en cas d'incident.
Tot i les preocupacions associades, la fissió nuclear ofereix una font d'energia potent i relativament neta, ja que no produeix emissions de gasos d'efecte hivernacle durant l'operació. No obstant això, la seva utilització continua sent un tema objecte de debat i qüestió, i l'exploració de fonts d'energia alternatives i renovables és cada vegada més important per reduir la dependència de la fissió nuclear i abordar els desafiaments mediambientals.
Una mica d’història
La descoberta de la fissió nuclear és un pas important en la història de la física nuclear i de l'energia. Els treballs pioners en aquest àmbit es remunten a la dècada de 1930 i estan estretament relacionats amb els noms de científics com Enrico Fermi, Otto Hahn, Fritz Strassmann i Lise Meitner.
El 1938, Otto Hahn i Fritz Strassmann realitzaven experiments d'irradiació de l'urani amb neutrons i van observar que s'havien produït canvis químics en els productes resultants. Van concloure que l'urani s'havia desintegrat en elements més lleugers, tot i que no van comprendre completament el mecanisme d'aquesta desintegració.
Aquesta descoberta va ser explicada posteriorment per Lise Meitner i Otto Frisch. El 1939, Meitner va proposar l'explicació del fenomen com a "fissió nuclear", en què un nucli pesant es divideix en dos nuclis més petits. Aquesta explicació va ser confirmada experimentalment per Frisch i va establir els fonaments teòrics de la fissió nuclear.
El mateix any, Enrico Fermi i el seu equip a la Universitat de Chicago van realitzar l'experiment del primer reactor nuclear controlat, conegut com a "Chicago Pile-1". Aquest experiment va demostrar la viabilitat de l'ús de la fissió nuclear com a font d'energia. A més, es va observar que aquesta reacció alliberava una gran quantitat d'energia en forma de calor, la qual cosa va conduir al desenvolupament de les primeres centrals nuclears per a la generació d'electricitat.
La descoberta de la fissió nuclear va tenir un impacte enormement significatiu en el camp de l'energia i en la recerca científica. Va obrir la porta al desenvolupament de la tecnologia nuclear i va permetre l'ús de la fissió com a font d'energia, tant per a aplicacions pacífiques com per a la producció d'armes nuclears.
Les primeres armes nuclears d’energia de fissió
La primera bomba atòmica, coneguda com a "Little Boy", va ser una arma nuclear desenvolupada pels Estats Units durant la Segona Guerra Mundial com a part del projecte Manhattan. Aquesta bomba va ser utilitzada en el bombardeig d'Hiroshima, el 6 d'agost de 1945.
La construcció de la bomba va ser dirigida per un equip de científics sota la direcció de Robert Oppenheimer. Va funcionar mitjançant la fissió nuclear de l'urani-235. L'explosió de "Little Boy" va alliberar una quantitat enorme d'energia en forma de calor, radiació i una potent ona expansiva.
Les conseqüències van ser devastadores, amb la destrucció pràcticament total de la ciutat d'Hiroshima i la mort de desenes de milers de persones de manera immediata o a causa de les seves ferides i de l'efecte de la radiació.
Aquest esdeveniment històric va marcar un abans i un després en la forma en què la humanitat percebia i utilitzava l'energia nuclear. La utilització de l'arma nuclear va plantejar serioses qüestions ètiques i morals i va generar un debat mundial sobre l'ús i el control d'aquest tipus d'armament.
Des de llavors, l'ús d'armes nuclears ha estat un tema de preocupació global i ha sorgit un moviment internacional per promoure el desarmament nuclear i evitar la seva proliferació.
Little Boy
Caixa de l'objectiu, barril, projectil d'urani i altres peces principals transportades a l'illa de Tinian a través de l'USS Indianapolis. Urani transportat a Tinian a través d'un avió C-54 del Grup Compost 509
- Pes: 9.700 lliures
- Longitud: 10 peus; Diàmetre: 28 polzades
- Combustible: Urani altament enriquit; "Oralloy"
- Combustible d'urani: aproximadament 140 lliures; objectiu 85 lliures i projectil 55 lliures
- Eficiència de l'arma: baixa. Aproximadament el 1,38% del combustible d'urani es fissiona realment
- Força explosiva: 15.000 tones equivalents de TNT
- Ús: Llançat sobre la ciutat japonesa d'Hiroshima; 6 d'agost de 1945
- Lliurament: B-29 Enola Gay pilotat pel coronel Paul Tibbets
Fat Man
Tots els components de Fat Man transportats a l'illa de Tinian a bord dels B-29 del Grup Compost 509
- Pes: 10.800 lliures
- Longitud: 10 peus i 8 polzades; Diàmetre: 60 polzades
- Combustible: Plutoni 239 altament enriquit
- Combustible de plutoni: aproximadament 13,6 lliures; mida aproximada d'una pilota de beisbol. Nucli de plutoni envoltat de 5.300 lliures d'explosius forts, reduït a la mida d'una pilota de tennis
- Iniciador de la bomba: Beril·li - Poloni
- Eficiència de l'arma: 10 vegades més gran que la de Little Boy. Aproximadament 1 quilogram de plutoni es va fissionar
- Força explosiva: 21.000 tones equivalents de TNT
- Ús: Llançat sobre la ciutat japonesa de Nagasaki; 9 d'agost de 1945
- Expert en armes nuclears: Comandant Frederick Ashworth.
- Lliurament: B-29 Bockscar pilotat pel major Charles Sweeney
Cal destacar que l'ús de l'arma nuclear ha tingut un impacte durador en la població de les ciutats bombardejades i en les generacions posteriors, ja que les seqüeles de la radiació han causat malalties i problemes de salut a llarg termini.
L'experiència d'Hiroshima i, posteriorment, de Nagasaki (on es va utilitzar una segona bomba atòmica el 9 d'agost de 1945) va mostrar la tremenda destrucció i pèrdua de vides humanes associades a les armes nuclears. Aquesta experiència va alimentar els esforços internacionals per prevenir una guerra nuclear i promoure el desarmament nuclear, així com per establir acords i tractats per controlar la proliferació d'armes nuclears i regular l'ús de l'energia nuclear amb finalitats pacífiques.
Després de la Segona Guerra Mundial, l'energia nuclear va començar a ser utilitzada en grans centrals nuclears per a la generació d'electricitat. No obstant això, també s'han plantejat preocupacions sobre la seguretat, la gestió dels residus radioactius i els riscos associats a les armes nuclears, el que ha generat un debat continu sobre els avantatges i els inconvenients de la fissió nuclear com a font d'energia.
Els primers reactors nuclears de fissió
Els primers reactors nuclears de fissió es van desenvolupar durant els anys 1940 com a part del projecte Manhattan, un programa de recerca científica i desenvolupament de les armes nuclears pels Estats Units durant la Segona Guerra Mundial.
Alguns dels primers reactors nuclears de fissió significatius són els següents:
- Chicago Pile-1: El primer reactor nuclear controlat. Va ser construït sota la direcció d'Enrico Fermi a la Universitat de Chicago i es va posar en marxa el 2 de desembre de 1942. Utilitzava urani com a combustible i grafit com a moderador per controlar la reacció de fissió.
- X-10 Graphite Reactor: També conegut com a Reactor Graphite de l'Oak Ridge National Laboratory, el X-10 va ser el primer reactor nuclear construït per a fins pacífics. Va entrar en funcionament el 4 de novembre de 1943 i utilitzava grafit com a moderador i urani com a combustible.
- Hanford Site Reactors: Durant el projecte Manhattan, es van construir diversos reactors nuclears al Hanford Site, a l'estat de Washington. Aquests reactors produïen plutoni-239 per a les armes nuclears. Els reactors més coneguts d'aquesta instal·lació van ser els reactors de tipus B, D i F.
- Reactor Experimental Pile-1: També conegut com a Pile Atomique, el Reactor Experimental Pile-1 (RÉP-1) va ser el primer reactor nuclear de fissió construït a Europa. Va ser posat en funcionament el 15 de desembre de 1948 a l'Institut de Radiació de la Universitat de París. Utilitzava urani com a combustible i grafit com a moderador.
Aquests primers reactors nuclears de fissió van ser fonamentals per a la investigació i el desenvolupament de l'energia nuclear i les aplicacions tecnològiques relacionades. Després d'aquesta etapa inicial, es van construir i desenvolupar molts altres reactors nuclears de fissió per a diferents finalitats, incloent-hi la generació d'electricitat, la investigació científica i l'ús en medicina i indústria.
Els primers reactors de fissió d'ús civil per a la generació d'electricitat es van desenvolupar durant la dècada de 1950 i van marcar l'inici de l'energia nuclear com a font d'energia comercial.
Alguns dels primers reactors de fissió civils més rellevants són:
- Obninsk Nuclear Power Plant: Situada a Rússia, va ser la primera central nuclear del món destinada a la generació d'electricitat. Va entrar en funcionament el 27 de juny de 1954 i utilitzava un reactor de fissió refrigerat per aigua i moderat per grafit. Tenia una capacitat de generació d'electricitat de 5 megawatts (MW).
- Calder Hall Power Station: Situada al Regne Unit, va ser la primera central nuclear comercial en iniciar l'operació el 17 d'octubre de 1956. Utilitzava reactors Magnox, que utilitzaven diòxid d'urani com a combustible i gas carboni com a refrigerant. Tenia una capacitat de generació d'electricitat de 50 MW.
- Shippingport Atomic Power Station: Ubicada als Estats Units, va ser la primera central nuclear comercial del país. Va entrar en funcionament el 26 de maig de 1958. Utilitzava un reactor de fissió refrigerat per aigua i moderat per grafit, amb una capacitat de generació d'electricitat de 60 MW.
- Dresden Generating Station: Situada als Estats Units, va ser la primera central nuclear comercial a utilitzar un reactor pressuritzat d'aigua (PWR, per les seves sigles en anglès). Va iniciar la seva operació el 1 de febrer de 1960 i tenia una capacitat de generació d'electricitat de 210 MW.
Aquests primers reactors de fissió d'ús civil van ser importants per demostrar la viabilitat de l'energia nuclear com a font d'energia elèctrica. Des de llavors, s'han desenvolupat i construït molts altres reactors nuclears de fissió amb tecnologies i dissenys millorats, contribuint a l'expansió de l'energia nuclear a escala mundial com a part de la combinació de fonts d'energia per satisfer les necessitats energètiques.
Espanya ha utilitzat diversos reactors de fissió d'ús civil per a la generació d'electricitat al llarg del temps. Alguns dels primers reactors nuclears civils construïts a Espanya són:
- José Cabrera (Zorita): Coneguda com a Zorita, va ser la primera central nuclear en operar a Espanya. Va entrar en funcionament el 1 de maig de 1968. Utilitzava un reactor de fissió refrigerat per aigua i moderat per grafit, amb una capacitat de generació d'electricitat de 160 MW.
- Vandellòs: Situada a Tarragona, va ser la segona central nuclear construïda a Espanya. Va entrar en funcionament el 2 de desembre de 1972. Utilitzava un reactor de fissió refrigerat per aigua i moderat per grafit, amb una capacitat de generació d'electricitat de 480 MW.
- Ascó: Situada a Tarragona, va ser posada en marxa el 1 de gener de 1985. És una central de doble unitat, amb dos reactors de fissió refrigerats per aigua i moderats per grafit. Cada reactor té una capacitat de generació d'electricitat de 1.065 MW.
- Almaraz: Ubicada a Càceres, va ser posada en funcionament el 1981. També és una central de doble unitat, amb dos reactors de fissió refrigerats per aigua i moderats per grafit. Cada reactor té una capacitat de generació d'electricitat de 1.066 MW.
Actualment, Espanya compta amb set instal·lacions nuclears operatives:
La fusió nuclear
La fusió nuclear és un procés en què dos nuclis lleugers es combinen per formar un nucli més pesat, alliberant una gran quantitat d'energia en el procés. Aquest procés té lloc en el cor del Sol i en altres estrelles, on la temperatura i la pressió són extremes.
En la fusió nuclear, els nuclis lleugers, com ara els d'hidrogen, es fonen per formar nuclis més pesats, com ara els d'heli. Aquest procés allibera una enorme quantitat d'energia en forma de calor i radiació. A diferència de la fissió nuclear, que implica l'escissió de nuclis pesats en nuclis més lleugers, la fusió nuclear no genera residus radioactius de llarga durada.
En el context de la fusió nuclear, el deuteri i el triti juguen un paper clau com a combustible. Quan es sotmeten a altes temperatures i pressions, els nuclis de deuteri i triti poden fusionar-se per formar un nucli d'heli i alliberar una gran quantitat d'energia. Aquesta reacció de fusió és el procés que alimenta el Sol i les estrelles. La fusió de deuteri i triti és particularment atractiva per a la producció d'energia a causa de la seva facilitat de fusió i la gran quantitat d'energia que es pot alliberar.
El deuteri conté un protó i un neutró al nucli. Es representa com a D o 2H. Es troba de forma natural en petites quantitats a l'aigua, aproximadament en una part de cada 6.000 àtoms d'hidrogen.
El triti conté dos neutrons i un protó al nucli. Es representa com a T o 3H. No es troba de forma natural en la Terra [3], sinó que s'obté mitjançant reaccions nuclears. Té una mitja vida curta, aproximadament de 12 anys [4], i es descompon per emissió de radiació beta en un nucli d'heli. És important tenir en compte que el triti és radioactiu, la qual cosa implica la necessitat de manegar-lo i emmagatzemar-lo de manera segura per evitar riscos per a la salut humana i l'entorn.
Una mica d’història
Els científics han intentat reproduir la fusió nuclear a la Terra com a font d'energia neta i il·limitada, però s'han trobat amb nombrosos reptes tècnics i científics. El primer experiment de fusió nuclear es va realitzar el 1951 als Estats Units, però només va produir una petita quantitat d'energia. Des de llavors, s'han desenvolupat diversos tipus de reactors de fusió, com els tokamaks, els stellarators i els sistemes inercials. S’ha aconseguit generar temperatures i pressions molt altes, necessàries per iniciar la reacció de fusió, però encara no s’han aconseguit obtenir un balanç energètic positiu, és a dir, que produeixin més energia de la que consumeixen.
Les primeres armes nuclears d’energia de fusió
La primera prova exitosa d'una bomba d'hidrogen va ser realitzada pels Estats Units el 1952 com a part de l'operació Ivy Mike. Aquesta bomba, anomenada Mike, era immensa i no portàtil, ja que requeria d'una instal·lació específica per a la seva detonació. Des de llavors, altres països han desenvolupat i provat bombes d'hidrogen pròpies.
Les armes d'hidrogen tenen un potencial de destrucció molt més gran que les armes de fissió nuclear convencionals, ja que poden alliberar quantitats massives d'energia. La seva construcció i utilització, però, està subjecta a unes regulacions i controls estrictes sota tractats internacionals, com el Tractat de No Proliferació Nuclear, per tal de limitar la seva disseminació i garantir la seguretat internacional.
La fotografia ens mostra la bomba del Tsar, llençada per Rússia l’any 1961.
Obtenció del triti
La producció de triti és un procés que implica l'obtenció d'aquest isòtop de l'hidrogen per a diversos usos, inclosos els relacionats amb la fusió nuclear i altres aplicacions específiques.
El triti no es troba de forma natural en la Terra, de manera que ha de ser produït mitjançant reaccions nuclears. Hi ha diverses fonts de producció de triti, i algunes de les més comunes són les següents:
- Reactors nuclears: Els reactors nuclears són un dels mitjans més utilitzats per a la producció de triti. En aquests reactors, es col·loca un material que conté liti [5], com ara el liti-6, que en reaccionar amb neutrons produeix triti com a subproducte. Aquest mètode requereix un control i una gestió adequada de la seguretat i el maneig del material radioactiu.
- Acceleradors de partícules: Els acceleradors de partícules, com ara els ciclotrons i els acceleradors lineals, poden utilitzar diferents reaccions nuclears per produir triti. En aquests dispositius, s'irradia un blanc que conté liti-6 o altres materials adequats per a generar triti mitjançant interaccions amb partícules accelerades.
- Centrals nuclears: Algunes centrals nuclears també poden generar triti com a subproducte en les seves operacions. Aquest triti pot ser utilitzat posteriorment per a altres aplicacions, com ara la investigació científica o la producció de materials especials.
En tots els casos, la reacció general és: n + 6Li --> 3H + 4He
És important assenyalar de nou que la producció de triti implica consideracions de seguretat, ja que és un material radioactiu. És necessari prendre mesures adequades per al seu maneig, emmagatzematge i disposició segura. El triti té una mitja vida curta, aproximadament de 12.32 anys, la qual cosa significa que es descompon de manera relativament ràpida emetent radiació beta.
En el context de la fusió nuclear, el triti és un component essencial per a la generació d'energia. S'utilitza com a combustible en combinació amb el deuteri per a produir una reacció de fusió i alliberar energia. La producció de triti per a aquesta finalitat requereix processos especialitzats i controlats.
Funcionament bàsic d’un reactor de fusió
Els reactors de fusió utilitzen principalment les reaccions:
La temperatura llindar de la fusió nuclear per tal de què el balanç net d'energia produïda sigui positiu es coneix com a temperatura d'encès o temperatura d'ignició. Aquesta temperatura és el punt en què la reacció de fusió es produeix de manera auto-sostenible, és a dir, l'energia alliberada per les reaccions de fusió és suficient per mantenir i augmentar la temperatura del plasma sense requerir una font externa d'energia. En aquest punt l’energia obtinguda en la fusió nuclear és més gran que la necessària per a produir-la, amb un balanç net d’energia.
La temperatura d'ignició varia segons el tipus de combustible utilitzat i el sistema de confinament del plasma. En el cas de la fusió de deuteri i triti, que és la combinació més prometedora actualment, la temperatura d'ignició típica és d'uns 100 milions de graus Celsius. A aquestes temperatures, el plasma ha de ser prou calent per superar les forces de repulsió elèctrica entre els nuclis carregats positivament i permetre que tinguin l'energia cinètica suficient per superar la barrera de repulsió nuclear i fusionar-se.
Actualment, els experiments i els projectes de fusió, com ara l'ITER, estan treballant per aconseguir i mantenir temperatures d'encès suficients perquè la reacció de fusió sigui auto-sostenible i produeixi un balanç net d'energia positiva. Això implica superar desafiaments tecnològics per confinar el plasma de manera eficient i mantenir-lo a temperatures i densitats adequades durant un temps suficient per a la producció d'energia sostenible.
La necessitat d’emprar temperatures elevadíssimes, de l’ordre de centenars de milions de graus Celsius, dona a l’energia de fusió el nom d'energia termonuclear. A aquestes elevades temperatures els àtoms són totalment ionitzats i el gas constituït per ells rep el nom de plasma.
La fusió, al contrari de la fissió, no es produeix en cadena. Tanmateix, quan el plasma es manté a una temperatura àmpliament superior al llindar de balanç energètic positiu, l’alliberament d’energia termonuclear manté la fusió de nous nuclis.
Aquest és el punt clau per resoldre la producció d’energia termonuclear a escala industrial: dur el plasma a una temperatura molt elevada i assegurar-ne l’estabilitat. Aquestes temperatures tan elevades requereixen aportar al sistema grans quantitas d’energia (superiors als 700 MW). El plasma és estabilitzat per confinament dins de potents camps magnètics, en espais toroidals. El dispositiu més emprat a tal efecte és el tokamak.
El nom tokamak prové d'un acrònim del rus то роидальная ка мера с ма гнитными к атушками, que significa cambra toroidal amb bobines magnètiques. Va ser inventat pels físics soviètics Ígor Tamm i Andrei Sàkharov a la dècada del 1950, basant-se en les idees d'Oleg Lavréntiev.
El principi del tokamak consisteix a confinar el plasma en una forma toroidal mitjançant un fort camp magnètic helicoidal, que evita que el plasma entri en contacte amb les parets externes del reactor. El plasma ha d'assolir temperatures molt elevades, de l'ordre de centenars de milions de graus Celsius, perquè es produeixin les reaccions de fusió entre els nuclis lleugers d'hidrogen, que alliberen energia segons l'equivalència d'Einstein.
Resultats obtinguts amb el projecte ITER
Els resultats obtinguts fins ara en el projecte són molt prometedors i mostren que es poden superar els principals reptes tècnics i científics que planteja aquesta tecnologia. Alguns dels resultats més destacats són:
- S'ha construït el reactor de fusió més gran i complex del món, amb una capacitat de 500 MW de potència de fusió, invertint-ne únicament 10 MW.
- S'ha aconseguit crear i controlar plasmes de deuteri i triti, els combustibles de la fusió, a temperatures superiors als 100 milions de graus Celsius, més altes que les del nucli del Sol.
- S'ha desenvolupat un sistema d'imants superconductors capaç de generar un camp magnètic de 13 tesles, el més fort mai utilitzat en un dispositiu de fusió.
- S'ha dissenyat i fabricat una gran varietat de components i materials avançats per resistir les altes pressions, temperatures i radiacions que es produeixen en el reactor.
- S'ha establert una col·laboració científica i industrial sense precedents entre 35 països que aporten el 80% de la població i el 85% del PIB mundial.
S'espera que l'ITER comenci les seves operacions el 2025 i que aconsegueixi produir 500 megawatts d'energia amb una entrada de 50 megawatts el 2035. Els resultats obtinguts en el projecte ITER són doncs un pas fonamental per assolir el somni de la fusió nuclear, una energia neta, segura i il·limitada per al futur de la humanitat.
Conclusió
És clar que la fusió nuclear té el potencial de ser una font d'energia neta i segura, ja que utilitza combustibles abundants i no produeix emissions de gasos d'efecte hivernacle ni residus nuclears perillosos. No obstant això, fins ara ha estat un repte tècnic aconseguir un control adequat de la fusió per a la producció d'energia a gran escala.
Entre les iniciatives destinades a controlar la fusió nuclear amb finalitats energètiques, cal destacar la desenvolupada pel programa europeu Joint European Torus (JET) d’Abingdon (Anglaterra), en el que hi participa l’Estat espanyol. L’any 1991, es va aconseguir al JET mantenir la fusió nuclear controlada, amb producció significativa d’energia, durant dos segons, a una temperatura d’entre 200 i 300 milions de graus.
Des de mitjan dels anys vuitanta, els esforços més importants en el camp de la fusió nuclear es centren en l’ITER, projecte de gran abast impulsat sobretot per la Unió Europea, en el qual hi participen també els Estats Units d’Amèrica, el Japó, Rússia, la República de Corea, la Xina i l’Índia.
El finançament del projecte ITER és un tema complex i controvertit. El seu cost estimat és de 20.000 milions d'euros, dels quals la Unió Europea n’aporta el 45%, Japó el 9%, Rússia el 9%, els Estats Units el 9%, la Xina el 9%, l'Índia el 9% i Corea del Sud el 9%. Aquesta distribució reflecteix el caràcter internacional i cooperatiu del projecte, però també genera dificultats i retards en la seva execució. Alguns crítics consideren que el projecte és massa car i arriscat, i que els recursos destinats a la fusió nuclear podrien invertir-se en altres fonts d'energia renovable més madures i eficients. Altres defensen que el projecte és una inversió estratègica per al futur de la humanitat, i que la fusió nuclear pot oferir una solució definitiva al problema energètic i climàtic del planeta.
Tot i els projectes endegats, tenir centrals nuclears de fusió no sembla possible abans de la dècada del 2030. Sembla clar però, que si s'aconsegueix el domini de la fusió nuclear, aquesta podria ser una font d'energia neta, segura i pràcticament inesgotable per abastir les necessitats energètiques de la humanitat en el futur.
L’horitzó del 2030
L'horitzó del 2030 és una data rellevant per a l'avanç de les energies renovables i la transició cap a una major sostenibilitat energètica. En aquesta línia, hi ha diverses tendències i objectius importants que es pretenen aconseguir per aquest any:
- Augment de la capacitat de generació renovable: Es preveu un increment significatiu en la capacitat de generació d'energies renovables, com ara l'energia solar, eòlica, hidroelèctrica, biomassa i altres fonts verdes. Aquesta expansió té com a objectiu reduir la dependència dels combustibles fòssils i disminuir les emissions de gasos d'efecte hivernacle.
- Reducció de costos: S'espera que les energies renovables segueixin experimentant una reducció de costos significativa, especialment en tecnologies com la fotovoltaica i l'eòlica. A mesura que les tecnologies es desenvolupin i s'implementin a gran escala, es preveu que els costos esdevinguin més competitius en comparació amb les fonts d'energia convencionals.
- Altes metes d'energies renovables: Molts països i regions tenen objectius específics per a l'energia renovable fins al 2030. Aquests objectius poden incloure l'augment de la quota de renovables en la generació elèctrica, la promoció de l'ús de vehicles elèctrics i la implementació de polítiques d'eficiència energètica més estrictes.
- Emmagatzematge d'energia: L'emmagatzematge d'energia és un desafiament clau per a la integració eficient de les energies renovables en els sistemes energètics. Fins al 2030, es preveu un desenvolupament més gran de tecnologies d'acumulació d'energia, com ara les bateries, els sistemes de bombament hidroelèctric i altres solucions innovadores.
- Innovació tecnològica: L'horitzó del 2030 promou la investigació i el desenvolupament de noves tecnologies renovables. Això pot incloure l'exploració de fonts d'energia emergents, com l'energia undimotriu [6], l'hidrogen verd, la captura i emmagatzematge de carboni i altres avanços que poden transformar el sector energètic.
En resum, l'horitzó del 2030 presenta una oportunitat important per a la consolidació i l'expansió de les energies renovables com a font principal d'energia. Amb la implementació de polítiques adequades, incentius i innovacions tecnològiques, es busca impulsar una transició cap a un sistema energètic més sostenible, amb menor empremta de carboni i un major ús de recursos energètics nets i renovables.
Fonts documentals
- Energía de fusión | OIEA (iaea.org)
- Fusió nuclear - Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure (wikipedia.org)
- Qué es la fusión nuclear y lo que debes saber de este avance científico (cnn.com)
- Fusión nuclear: el prometedor hito que lograron los científicos y qué significa para el futuro de la energía limpia - BBC News Mundo
Jordi Coll Vera - 2023