Dominar l’energia de les estrelles: la investigació en fusió nuclear avança

Un físic nord-americà analitza les possibilitats dels imans superconductors d'alta temperatura, que podrien permetre el manteniment i la contenció d'aquest tipus de reaccions tan poderoses

Tokamak

Interior del tokamak Alcator C-Mod de l’Institut Tecnològic de Massachusets (Estats Units) | Mike Garrett (CC)

Els aparells coneguts com a ‘tokamak’, un acrònim del rus тороидальная камера с магнитными катушками (cambra toroidal amb bobines magnètiques) són el tipus d’instal·lació més emprat en els projectes que volen fer servir la fusió nuclear -la reacció de partícules lleugeres que es converteixen en d’altres de més pesants- i, d’aquesta manera, aconseguir obtenir energia de la mateixa manera que ho fan les estrelles. Si s’aconseguís, la Humanitat obtindria una font d’energia segura, neta i virtualment il·limitada, resolent d’una vegada i per sempre un dels problemes més grans que amenacen la seva superviviència en les condicions actuals. Als Estats Units, el físic Jon Menard, del Laboratori de Física de Plasma que el Departament d’Energia té a la ciutat de Princeton, ha elaborat un estudi, publicat a ‘Philosophical Transactions of the Royal Society A’, on es pregunta si hi ha una manera més ràpida de desenvolupar aquesta tecnologia fent servir imans superconductors d’alta temperatura (HTS per les seves sigles en anglès), capaços de produir camps magnètics prou potents com per produir i mantenir reaccions d’aquest tipus.

Segons explica el mateix Menard a la pàgina web del laboratori, el seu estudi és “el primer que documenta quantitativament com els nous superconductors poden interactuar amb l’alta pressió que produeixen els tokamaks per influir com s’optimitzen en el futur”. Amb aquest objectiu, afirma, van mirar de desenvolupar “models simples que mostren aspectes importants d’un disseny integrat”. Els seus resultats, segons Steve Cowley, director del laboratori, són “molt significatius” i de fet, rebla, han estat “molt influents en el darrer informe de l’Acadèmia Nacional de Ciències” dels Estats Units, que demanava l’establiment d’un programa per desenvolupar una planta pilot de fusió nuclear. Per a Cowley, Menard “ha esbossat els aspectes tècnics per a tokamaks molt més petits” gràcies a l’ús dels imans HTS.

Tokamak compacte

Tokamak COMPASS (muntatge compacte) a la República Txeca | Acadèmia Txeca de les Ciències / Stanislava Kyselova

Els tokamaks compactes tenen alguns avantatges molt destacables. Amb una forma semblant a la d’una poma sense el cor, són capaços de produir el plasma a alta pressió que cal per aconseguir una reacció de fusió fent servir uns camps magnètics relativament barats. Aquestes reaccions consisteixen en la fusió d’elements lleugers en estat de plasma -l’estat més calent de la matèria, on estan ionitzades i no tenen equilibri electromagnètic- per alliberar energia. L’objectiu, resumit, és recrear el funcionament d’una estrella a petita escala i generar enormes quantitats d’electricitat amb un sistema que pot durar milions d’anys i sense generar cap residu perillós. L’estudi de Menard analitza la integració dels tokamaks compactes i els imans HTS centrant-se en la mida de l’espai al centre de la instal·lació on el plasma ha de ser contingut. Gràcies als imans HTS, l’espai podria ser més petit, però cal que estiguin protegits del bombardeig amb neutrons i de la temperatura, cosa que causa alguns problemes que caldrà solucionar per implementar amb èxit aquest sistema.

Si les centrals nuclears de fisió més grans del món generen fins a 8MW d’energia, aquest estudi se centra en aconseguir generar-ne entre 200 i 300. Això, però, també podria fer que el flux de neutrons limités la vida útil dels imans HTS a entre un o dos anys. És per això que caldria protegir-los però, si es fa, la producció d’energia també baixa. Així doncs, caldrà continuar investigant i, segons Menard, “probablement caldran anys per elaborar un model dels elements essencials”. Tot i això, considera que val molt la pena continuar investigar. “La fusió ha de ser més atractiva”, afirma, i apropar-se cada dia més a ser una realitat.

Nou comentari