La fusió nuclear: el petit és bonic

Capsula_Fusio.jpg Fa un any i mig, en un article sobre la fusió nuclear, us deia que la fusió nuclear, un dels somnis científics (i tecnològics) de les darreres dècades, s’ens està resistint més del que pensàvem. A primer cop d’ull, sembla que en la fusió tot són avantatges perquè és una energia neta i segura. És segura perquè, a diferència dels reactors nuclears (de fissió) actuals, els reactors de fusió són una mica com els motors de cotxe: si tallem l’entrada de combustible, s’atura totalment la reacció. I és una energia força neta perquè els residus nuclears són de baixa activitat i vida curta. Però no tot és bufar i fer ampolles. En els reactors de fusió nuclear, l’objectiu és aconseguir xocs entre dos isòtops d’hidrogen, anomenats deuteri i triti. Quan un nucli de deuteri xoca amb un nucli de triti, es produeix una reacció de fusió a nivell atòmic. El xoc genera un grup de cinc partícules, dos protons i tres neutrons, que és inestable. Immediatament, un dels neutrons és expulsat i es crea el nucli d’un àtom d’heli amb dos protons i dos neutrons. Aquesta reacció genera calor, un total de 17,6 Mega Electronvolts per cada xoc entre dos nuclis, i aquest és el calor que volem aprofitar. La idea és molt ambiciosa i gens fàcil: l’objectiu és reproduir en petita escala les reaccions que es produeixen a l’interior de les estrelles i del nostre sol.

Realment tot plegat és molt complex, i de fet el projecte ITER, a Cadarache, està resultant més car i problemàtic del previst. Cal superar molts problemes i dificultats. Es necessita un camp magnètic fortíssim per tal de confinar els ions de deuteri i triti tot evitant les turbulències del plasma, i cal mantenir, amb heli líquid, els superconductors ben freds, a una temperatura de només 4 graus per damuntdel zero absolut. Tot això a la mateixa zona on tenim el plasma, que cal escalfar a milions de graus de temperatura. El resum és que l’ITER, requerirà una potència elèctrica de 50 MegaWatts per posar-lo en marxa. L’ITER consumirà el mateix que una cuitat de vint mil llars.

Però finalment pot ser que la solució ens vingui de l’altra banda. He de reconèixer que tal vegada, fa un any i mig, vaig ser massa pessimista. Una noticia de fa poques setmanes m’ha fet veure que sempre hi ha escletxes que ens poden portar llum i noves perspectives. Tot plegat té a veure amb les escales. Hi ha fenòmens que són fàcils de reproduir i entendre quan afecten a grans extensions i quantitats de matèria (un exemple en són les marees), i d’altres que funcionen millor quan els sabem reproduir a escala molt petita. De la mateixa manera que sempre és més fàcil fer una petita llanterna que construir un gran focus de llum, potser arribarem a saber reproduir les reaccions que es produeixen a l’interior de les estrelles si ho fem amb cura i a una escala molt i molt petita.

Això és el que han fet els científics del “National Ignition Facility” de Califòrnia, en un treball que han publicat fa poques setmanes a la revista Nature. Van preparar una càpsula d’or, dins la qual van col·locar una petita boleta de 2 mil·límetres de diàmetre. És el que podeu veure a la imatge de dalt, i és el que podeu llegir aquí. Dins aquesta boleta, i en una capa tan prima com un cabell, van deixar-hi una barreja de deuteri i triti. La fusió es va activar per l’energia de 192 làsers que simultàniament van enfocar la càpsula d’or. El resultat va ser que les parets d’or van emetre un fortíssim flash de raigs X. La boleta es va escalfar milions de graus i va implosionar, tot assolint les condicions fisiques adequades. Part del deuteri i del triti es van fusionar, generant una energia de 17 mil joules (l’energia que tindria un esquiador baixant a 56 quilòmetres per hora, segons l’investigador del projecte Omar Hurricane). La boleta de combustible va generar més energia que la dels 192 làsers que la van col·lapsar. És una bona noticia. Encara que som molt lluny del seu ús pràctic, la fusió per confinament inercial i implosió comença a funcionar, al menys en els laboratoris. Un dels molts problemes pendents és justament el del rendiment: és cert que la fusió per implosió de la boleta d’isòtops va generar més energia que la dels làsers que la van activar, però també és cert que l’energia dels làsers només era un 1% de l’energia total que va necessitat la maquinària involucrada en l’experiment…

És molt important saber trobar l’escala adequada per a cada experiment. La fusió nuclear necessita moltíssima energia, encara que finalment tot pot acabar funcionant perquè el balanç energètic és positiu i la fusió genera més energia que la que demana. Aquesta energia inicial és necessària perquè hem de fer xocar nuclis de deuteri i triti, en contra del seu comportament habitual. La proposta dels cientifics del “Lawrence Livermore National Laboratory” de California es basa en la moderació i en no voler ser ambiciosos. És millor intentar reproduir les reaccions nuclears de fusió de les estrelles a nivell quasi microscòpic que fer-ho a una escala més gran, perquè necessitarem molta menys energia. Aquestes estrelles microscòpiques del “National Ignition Facility” són més fàcils d’encendre, de la mateixa manera que és més fàcil encendre una petita branqueta que un tronc. El petit és bonic.

Per cert, en Joan Majó diu que els governs dels Estats han cedit una part important de sobirania als mercats financers, i que ni Barcelona, ni Madrid, ni Berlín tenen la sobirania que ens pensem. Diu que aprofitarà l’oportunitat de les eleccions del 25 de maig per examinar els candidats en base a si volen construir una UE molt més compacta.

Comenta

*

(*) Camps obligatoris

L'enviament de comentaris implica l'acceptació de les normes d'ús