Les reaccions de fusió són la solució?

El Joint European Torus (JET) (Tor Comú Europeu) és el tokamak més gran en actiu actualment que està funcionant des de 1983 (Culham, UK). By EFDA JET-Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27424742

En les reaccions de fissió, com ja hem vist (https://revistasao.cat/els-origens-de-lenergia-nuclear/), els nuclis dels elements pesats com l’U-235 o el Pu-239 són sotmesos a bombardeig de neutrons, que no són repel·lits pel nucli perquè no tenen càrrega. Aquests nuclis es poden trencar en dos o més nuclis de massa intermèdia, alliberen energia i dos o tres nous neutrons a cada fissió, els quals poden col·lidir amb altres àtoms i així successivament.

Les reaccions de fusió nuclear es basen a aproximar dos nuclis lleugers (hidrogen H-1, deuteri H-2, triti H-3) prou a prop perquè la força nuclear supere l’electromagnètica i es forme un nucli més pesat. Aquest procés proporciona quantitats d’energia molt superiors a les de fissió, basant-se en el creixement de l’estabilitat dels isòtops lleugers en augmentar el nombre màssic. Una reacció típica és la col·lisió de triti i deuteri per a donar heli i un neutró.

La fusió té més dificultats tècniques que la fissió, ja que cal comunicar als nuclis inicials suficient energia cinètica (prou temperatura) perquè s’aproximen i vencen les elevades forces repulsives. La fusió és el procés que explica l’enorme quantitat d’energia radiada per les estrelles. A la Terra s’ha aconseguit l’alliberament d’energia de manera incontrolada en les bombes d’hidrogen. Com que la temperatura que produeix una bomba atòmica és de cent milions de graus, s’utilitza com a detonant de les bombes H, que poden tenir una potència de 10 megatones (milions de tones de TNT), unes 1.000 vegades més potent que la d’Hiroshima.

La fusió nuclear produeix més energia per nucleó que la fissió i no crea residus radioactius. A més, el deuteri, que s’utilitza com a matèria primera, es troba de manera abundant a l’aigua de mar. Per això es considera un mètode molt convenient per a la producció controlada d’energia, però hi ha grans dificultats com contenir el plasma (gas d’àtoms ionitzats i electrons) a l’alta temperatura que es necessita per tal que es produïsca la reacció.

El mètode més emprat és el confinament magnètic: la utilització de camps magnètics per contenir el plasma. El 1950, els físics soviètics Ígor Yevguénievich Tamm i Andrei Sàkharov (que poc després van desenvolupar la bomba d’hidrogen dels soviètics) van dissenyar una ampolla magnètica, apropiada per confinar un plasma, el tokamak, acrònim del rus que significa cambra toroïdal amb bobines magnètiques. Un toroide, o més concretament un tor, és la forma d’un dònut, que és la imatge més coneguda dels reactors de fusió.

Un altre mètode és el confinament inercial que s’aconsegueix mitjançant l’ús de diversos feixos de raigs làser de raigs X, 192 al National Ignition Facility (NIF), enfocats convergents en un petit blanc esfèric (10 mil·ligrams) on es troba el combustible de deuteri-triti.

Tant un mètode com l’altre han produït reaccions controlades de fusió, però donant al reactor més energia de la que produeix. Recentment han estat notícia perquè el NIF va aconseguir, en un experiment de fusió nuclear per confinament inercial, un factor de guany positiu, és a dir, va aconseguir que la reacció de fusió nuclear duta a terme alliberara més energia que la introduïda al reactor. Però això sols s’ha produït durant cent bilionèsimes de segon i més de 70 anys després que es començara a investigar en el tema. En resum, no cal confiar en solucions tecnològiques fàcils al problema de l’energia.