El creixement en el consum denergia ha anat incrementant-se al llarg dels anys conforme es va desenvolupar la revolució energètica. Aquest creixement en el consum mundial fa que sorgeixi la necessitat explorar noves opcions energètiques més eficients i sostenibles. En aquest context, la fusió nuclear es presenta com una alternativa amb un enorme potencial de producció energètica. Tot i això, actualment no existeix a nivell industrial a causa dels grans desafiaments tècnics. Un dels esforços més avançats per desenvolupar aquesta tecnologia és el projecte ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), un programa internacional que cerca demostrar la viabilitat de la fusió nuclear.
En aquest article t'explicarem en què consisteix el programa ITER, quin és el seu objectiu principal i les darreres novetats sobre el seu desenvolupament.
Què és l'ITER
El ITER és un dels projectes científics més grans i complexos del món. Es tracta d'un reactor experimental de fusió nuclear que busca replicar els processos que ocorren al interior del Sol i altres estrelles, on la fusió d'àtoms d'hidrogen genera energia. En un reactor com ITER, les reaccions de fusió tenen lloc en un entorn controlat, amb materials i temperatures extremes que intenten imitar les condicions del nucli solar, aconseguint generar una quantitat considerable d'energia.
La fusió nuclear consisteix a combinar dos àtoms lleugers, generalment deuteri y triti, per formar un més pesat (heli) i alliberar grans quantitats denergia en el procés. Aquesta energia és molt més gran que la que s'obté mitjançant la fissió nuclear, que és el procés actualment utilitzat a les plantes nuclears convencionals. L'ITER utilitza un sistema de confinament magnètic a través d'un dispositiu conegut com a tokamak. Aquest reactor té forma de toroide (dónut) i utilitza potents imants superconductors per concentrar el plasma calent necessari per a les reaccions de fusió sense que entri en contacte amb les parets del reactor.
Un dels grans reptes tecnològics del projecte ITER és assolir temperatures al voltant de 150 milions de graus Celsius, unes 10 vegades més grans que les del nucli del Sol. Aquest nivell de temperatura és necessari per fusionar els isòtops d'hidrogen en condicions controlades. L'objectiu de l'ITER és demostrar que la fusió nuclear no és només possible, sinó que també pot ser una font comercialment viable d'energia per al futur.
L'energia que es pot generar a través de la fusió nuclear podria ser pràcticament inesgotable, ja que els combustibles principals, el deuteri i el triti, són relativament abundants. El deuteri es pot extreure de l'aigua de mar, mentre que el triti pot obtenir-se a partir del liti, un material també comú al planeta.
ITER, Cadarache i Espanya
L'ITER s'està construint a Cadarache, al sud de França, un centre de recerca amb llarga trajectòria en estudis nuclears. Aquest gegantí projecte ha comptat des dels seus inicis amb la col·laboració de 35 països, entre ells la Unió Europea, els Estats Units, la Xina, l'Índia, el Japó, Rússia i Corea del Sud.
El pressupost inicial per construir-lo va ser d'uns 5.000 milions d'euros, encara que aquestes xifres podrien pujar considerablement a mesura que el projecte avança. S'estima que la construcció de l'ITER prendrà uns 10 anys i la seva operació s'estendrà almenys per 20 anys addicionals. Durant aquest període, el principal objectiu serà demostrar que és possible crear-ne una planta d'energia de fusió a gran escala, capaç de generar més energia que la que consumeix.
Espanya també té un paper important en el projecte ITER. Des de l'any 2007, la seu de l'Agència Europea de Fusió està ubicada a Barcelona, on es coordina gran part dels esforços entre els enginyers, científics i administradors europeus involucrats al projecte. Espanya participa activament en la investigació i desenvolupament de materials avançats per al reactor, a més de col·laborar en el disseny de sistemes de manipulació remota i diagnòstics avançats per monitoritzar i controlar el funcionament del tokamak.
Avantatges de la Fusió Nuclear
El desenvolupament de la fusió nuclear té diversos avantatges que la converteixen en una opció energètica molt atractiva:
- Zero emissions de gasos amb efecte d'hivernacle: A diferència dels combustibles fòssils, les plantes d'energia de fusió no emeten diòxid de carboni o contaminants a l'atmosfera durant el seu funcionament.
- Seguretat: La fusió nuclear no presenta el mateix risc que la fissió nuclear. En cas de fallada al reactor, les reaccions s'aturarien de forma natural, sense conseqüències catastròfiques com les que podrien ocórrer en una planta de fissió.
- Combustible abundant: Com es va esmentar, el deuteri pot obtenir fàcilment de l'aigua de mar, i el triti pot produir-se a partir del liti, cosa que garanteix un subministrament gairebé il·limitat de combustible.
- Menor generació de residus radioactius: Encara que la fusió nuclear produeix alguns residus, aquests són molt menors i menys perillosos que els generats per la fissió. Els residus de fusió deixen de ser perillosos en poques dècades, mentre que els residus de fissió poden romandre radioactius per milers d'anys.
Últimes notícies i avenços tecnològics
L'ITER ha arribat a una fase crucial els darrers anys. El 2012, es va obtenir la llicència per a la seva construcció per part de les autoritats franceses, i el 2014 van començar els treballs per acoblar les peces i components clau del reactor. Els subministraments han estat distribuïts entre els països participants, segons les seves aportacions al projecte.
Una de les fites més importants en la història recent de l'ITER va ser l'inici de l'assemblatge del nucli de la màquina el 2020. Aquest assemblatge durarà aproximadament cinc anys, i s'espera que el primer plasma —la fase en què el reactor entra en funcionament— s'obtingui al l'any 2025. Tot i que aquest primer plasma serà de curta durada i el seu principal objectiu serà demostrar que els imants funcionen correctament, marca un pas essencial en la validació del concepte de fusió a gran escala.
Un dels principals desafiaments a resoldre és la gestió del gas radioactiu triti, que es genera durant les reaccions de fusió. L'ITER investiga mètodes per controlar i confinar aquest material de manera segura.
A més dels avenços en la construcció del reactor, els científics i els grups de recerca de tot el món estan treballant en altres aspectes clau per garantir l'èxit de l'ITER. S'estan desenvolupant millors diagnòstics i procediments d'operació per controlar l'estabilitat del plasma, així com nous materials per a les parets internes del reactor que puguin suportar les condicions extremes que genera la fusió.
La viabilitat tècnica i comercial de la fusió nuclear seguirà en avaluació durant les properes dues dècades, però els resultats preliminars són prometedors. Els experts ja consideren que l'ITER podria ser el primer pas cap a un futur energètic dominat per la fusió nuclear, i alguns pronostiquen que la producció d'energia comercial a partir d'aquesta font serà possible pels volts de l'any 2050.
L'ITER representa l'esperança més gran per a l'energia de fusió nuclear com una solució a llarg termini per als desafiaments energètics i ambientals del món actual.