Introducció

Es pot obtenir energia nuclear de dues formes diferents, mitjançant la fusió i mitjançant la fissió. La primera està en fase d’investigació, i s’obté en laboratoris, ja que empra més energia en la seva obtenció que l’obtinguda mitjançant aquest procés, i per això encara no és viable. La fissió és la que s’empra actualment en les centrals nuclears.

L’origen de l’energia nuclear es centra quan Albert Einstein va descobrir la seva famosa formula E=m·c2, on “E” és l’energia alliberada, “m” l’increment de massa i “c” la velocitat de la llum. Aquesta equació significa que la massa es pot transformar en energia i al revés, l’energia en massa. Segons aquesta formula, podem determinar, a partir de la massa que es perd, l’energia que aquesta produeix. També podem deduir que una petita quantitat de massa allibera una gran quantitat d’energia.

La primera aplicació pràctica fou la bomba atòmica, en la qual s’alliberava una energia de 12kilotones (12000 tones d’explosiu TNT), capaç de destruir una ciutat. Aquesta és una forma d’alliberament d’energia de forma incontrolada. En canvi, en els centrals nuclears, el procés està controlat, de forma que l’energia no sigui gegantesca, ja que destruiria el reactor i es transformaria en una bomba atòmica.

En la dècada dels anys 70, hi va haver una gran crisi energètica originada per l’escassesa del petroli. Això va promoure la construcció de les primeres centrals nuclears del món. La utilització de l’urani com a combustible evitava molts problemes, com ara: la dependència del petroli i dels països exportadors i per altra banda, amb les reserves d’urani es pot seguir produint energia durant cents d’anys.

Actualment, hi ha aproximadament 450 reactors nuclears en el món, que generen aproximadament el 16% del total d’energia mundial generada. Espanya va construir la seva primera central nuclear el 1968 amb una potència de 160 MW. Avui en dia, Espanya té nou reactors nuclears, distribuïts en set centrals nuclears espanyoles.

1.Principals reaccions de l’energia nuclear

A partir d’un procés nuclear hi ha dues formes de produir energia: la fissió nuclear i la fusió nuclear. Per a entendre el funcionament d’una central nuclear i desprès la fusió nuclear, primer hem d’estudiar la fissió nuclear, que exposarem a continuació.

1.1.Fissió nuclear

La fissió nuclear és la principal forma d’energia que les centrals nuclears utilitzen avui en dia. Les reaccions que es produeixen son les següents: quan un àtom pesat, com ara l’urani o plutoni, es trenca en dos àtoms més lleugers, la suma de les masses dels dos àtoms obtinguts, més la dels neutrons que es desprenen, és menor que la del àtom original, i per tant la massa que es perd es transforma en energia, segons la llei d’Albert Einstein, E=m.c2. Per a trencar els àtoms s’utilitzen els neutrons, ja que són neutres elèctricament i no es desvien de la seva trajectòria, que es llancen contra el àtom a trencar, per exemple urani. Al xocar el neutró, el àtom d’urani-235 es converteix en urani-236 en un període de temps molt breu, en tant que adquireix el neutró amb el que va xocar. Per tant, com el darrer àtom és molt inestable, es divideix en dos àtoms més lleugers que també desprenen 2 o 3 neutrons i energia. Aquest neutrons tornen a xocar amb un àtom d’urani-235 i, per tant es produirà una reacció en cadena. Al final es quan es desprèn més energia, per què es quan es trenquen una gran quantitat d’àtoms, segons la regla 3n-1, on “n” és el nombre de reaccions.

En les centrals nuclears, com hem dit abans, utilitzen la fissió nuclear per a produir energia. En les centrals nuclears el procés és lent i es controla el final, ja que la major part de l’energia es produeix al final com hem comentat abans, del contrari la central nuclear es transformaria en una bomba atòmica. El procés bàsic és el següent:





Primer hem de saber que el urani natural és el urani 238, però el urani fissionable és el urani 235, que és el 0.71% del urani que trobem en la naturalesa, per tant només una petita part del urani s’utilitza, però es necessita una gran quantitat per a produir l’urani-235. L’urani-238 és un àtom estable i per tant al trencar-ho no hi hauria diferència de massa i no es produiria energia. Així, les barres d’urani enriquit el 4% amb urani-235 es introdueixen al reactor i comença un procés de fissió. En aquest procés es desprèn energia en forma de calor, que calenta unes conductes d’aigua, que es converteix en vapor. Aquest, al seu torn, passa per unes turbines fent-les girar. Les turbines fan girar un generador d’una determinada potència produint energia elèctrica. Un procés similar és el que es produeix en una dinamo de bicicleta l’únic que canvia sent la grandària del generador. Lògicament no es pot aprofitar tota l’energia alliberada en la fissió, ne tant que es perd en la calor, resistència dels conductors, vaporització del aigua, etc. Per a que el reactor no exploti, s’introdueixen unes barres de control, normalment de carburo, que absorbeixen part dels neutrons i es disminueixen les reaccions de fissió, i per tant, depenent de quantes barres s’introdueixen, es generarà més o menys energia. Normalment aquestes barres s’introdueixen de forma que es produeixi només un neutró per reacció de fissió, controlant així el procés de fissió. Si faríem entrar totes les barres de control, el reactor es pararia. Hem de dir que el reactor necessita refrigerar-se, per a que les proteccions no es fonen, al calentar massa el reactor, convertint-se així en una bomba atòmica, inclòs quan estigui parat, en tant que la radiació calenta el reactor.
En la següent esquema podem observar el funcionament d’una central nuclear de fissió segons el que hem explicat abans:

1.1.2.Avantatges de la fissió nuclear

L’energia nuclear genera un terç de la energia elèctrica que es produeix en la Unió Europea, evitant així l’emissió de 700 milions de tonelades de CO2 al any a l’atmosfera. Aquesta xifra equival a la retirada de tots els cotxes que circulen per Europa, uns 200 milions. A escala mundial, el 1996 es va evitar l’emissió de 2.33 bilions de tonelades de CO2 a l’atmosfera, gràcies a l’energia nuclear.
Però, a més a més, les centrals nuclears suprimeixen altres elements contaminant provenint de l’ús de combustibles fòssils, com per exemple: NOx, SO2, arsènic, cadmi, mercuri, plom, etc.
Los vertidos de les centrals nuclears a l’exterior es poden classificar com mínims i provenen, en forma de gas de la xemeneia de la central, que expulsa grans quantitats d’aire i un nombre baix de radioactivitat; i en forma liquida, a través del canal de descàrrega.
Pel seu baix poder de contaminació, les centrals nuclears també frenen les pluges àcides i l’acumulació de residus tòxics al medi ambient. Com a dato: una central nuclear no pot emetre més de 3 curios per any. D’acord amb la normativa vigent 1 curio equival a 37000 milions de desintegracions per segon o, el que és el mateix radioactivitat de 1 gram de radi.
A més a més, es redueix el consum de les reserves de combustibles fòssils, generant amb poca quantitat de combustible (urani) molta més energia, evitant així despeses en transport, residus, etc.
L’energia nuclear s’utilitza en molts més àmbits, com per exemple l’agricultura, la medicina i la indústria elèctrica. Les centrals nuclears produeixen entre un 10 i 15 % de l’energia elèctrica mundial.
També podem parlar de la seguretat nuclear. Les centrals nuclears estan construïdes de tal forma que la reacció que es produeix dins del reactor quedi totalment aïllada. Per això, es fan utilitzar varies capes protectores. La primera serien les pastilles d’urani, d’una ceràmica molt resistent, que és el lloc on es produeix la fissió, la segona seria la introducció de les barres d’urani dins unes vainas hermètiques. Aquestes al seu torn s’introdueixen dins d’una vasija, que juntament al circuit primari-moderador constitueix la tercera barrera. La quarta barrera és un mur d’ormigó armat, que rodeja la vasija i que forma el blindatge biològic, permetent als operaris treballar sense cap mena de perill. Però, el mur d’ormigó va dins d’una esfera d’acer, que al seu torn va dins d’un edifici d’ormigó armat de més de mig metre de expesor, que constitueix un nou blindatge biològic capaç de suportar els majors impactes des de l’exterior. En conclusió podem dir que encara que es van produir escapes de radioactivitat, la contaminació en % va ser molt inferior que produiria una central tèrmica de la mateixa potència i, per tant diem que una central nuclear és molt més segura.

1.1.3.Inconvenients de la fissió nuclear

L’energia nuclear també té els seus inconvenients com ara les seves aplicacions militars o també les conseqüències dels accidents produïts en la seva utilització. Els accidents de Chernobil, Three Mile Island o Tokaimura són les clares evidències del perill nuclear. Un altre problema representen els residus radioactius i el lloc per a dipositar-los.
Una de les grans problemes de les centrals nuclears és la radioactivitat. Les persones estem rodejades de radioactivitat provenint dels raigs còsmics, del aire que respirem, etc., sent això les radiacions naturals que envolten la Terra i que arriben a un valor de mitjà de 2.4 miliSievert (mSv) cada any. La radioactivitat és perillosa en tant que dosi rebuda directament. Amb dosis bastant elevades es produeix la mort del individu, com per exemple l’accident de Chernobil. Com més gran és la quantitat de radioactivitat, les lesions poden ser pitjors amb conseqüències molt greus, per exemple l’emissió de radioactivitat de Three Mile Island. Exceptuant els casos on les radiacions s’utilitzen per a produir efectes beneficiosos, la radioactivitat és extremadament perillosa i es recomana el seu ús el mínim possible.

2.FUSIÓ NUCLEAR:

A)Introducció: La segona forma de produir energia és la fusió nuclear. Però, aquí ens plantegem la pregunta: ¿és la fusió l’energia del futur? Com podem observar, en llibres del anys seixanta, es presenta un futur ideal on hi havia una font d’energia que no perjudicava el medi ambient i que era permanent. Aquesta font d’energia és la fusió nuclear.

B)Fonaments Físics: Les reaccions de fusió són inverses a les de fissió, consisteixen en la unió de nuclis més lleugers d’àtoms per formar nuclis més pesant amb alliberament d’energia. Per a que els nuclis lleugers es fusionen s’ha de trencar la força repulsiva que senten (barrera de Coulumb) per tal de ser carregats positivament. Això s’aconsegueix mitjançant transmissió d’energia o bé mitjançant la fusió catalitzada.

La fusió nuclear és el procés mitjançant el qual es produeix energia contínuament en el sol i en les estrelles on les reaccions de fusió es produeixen degut a la temperatura molt elevada en les mateixes i pel fet de que estiguin compostes principalment per hidrogen i heli.

A continuació els exposarem un esquema on es pot observar una reacció de fusió nuclear segons el que ja hem explicat:

Per a que la fusió pugui tenir lloc hem de tenir en comte alguns factors com ara la temperatura, la densitat i el temps de confinament.

Temperatura - la millor forma de trencar la barrera de Coulumb és escalfant, es a dir, per agitació tèrmica; per això s’anomena fusió termonuclear. Però les temperatures necessàries són de l’ordre de desenes i centenars de milions de graus:
- la fusió deuteri – triti requereix una temperatura de 45*106 de graus
- la fusió deuteri – deuteri requereix una temperatura de 400*106 graus.

Quan se calenta el combustible per a comunicar energia als nuclis, els àtoms es desprenen dels electrons i la matèria es converteix en una mena de gas d’electrons i ions, que anomenem plasma, o també el quart estat de la matèria. És l’estat més abundant a l’univers, però el més desconegut per la gent.

Densitat – parlem de la densitat de partícules que reaccionen en el plasma (n).

Temps – temps de confinament (t) durant el qual la reacció pot ser mantinguda abans que els productes es dispersin.

L’any 1957, el físic britànic Lawson va enunciar el seu conegut criteri que regeix els mecanismes de la fusió nuclear: el producte de la temperatura(T) per la densitat de partícules(n) i pel temps de confinament(t) ha de ser superior a un valor donat (per la fusió deuteri-triti ha de ser superior a 1014 seg/cm3, i per la fusió deuteri-deuteri ha de ser superior a 1016 seg/cm3).
La situació interessant és aquella on l’energia que es desprèn per les reaccions de fusió indueix un nombre suficient de reaccions en cadena per a que ja no sigui necessari subministrar energia exterior. Quan s’arriba aquest règim es diu que s’ha aconseguit la ignició. La ignició necessita una gran temperatura, una densitat de nuclis bastant elevada i que aquestes condicions es mantinguin durant un temps, anomenat temps de confinament, bastant llarg.

La fusió més utilitzada i més fàcil de produir és la produïda entre dos isòtops del hidrogen, el deuteri i el triti, per a formar un nucli d’heli (una partícula alfa), que rep 25% de l’energia alliberada en la reacció, i un neutró, que rep el 75% restant. A més, el neutró, al no tenir càrrega i no sentir l’atracció magnètica, es pot escapar del camp magnètic i podem obtenir energia a partir d’ell. Aquest fet és la clau en el disseny d’un reactor, però al mateix temps és el punt més fluix del sistema.

C)Estat actual de desenvolupament: la fusió nuclear està actualment en línies de investigació, degut a que encara no és un procés molt útil en quant que s’inverteix més energia per a realitzar la fusió que l’energia obtinguda amb aquest mètode. Tot i així, la diferencia de massa entre l’àtom obtingut i l’original és major que en la fissió, produint així una gran quantitat d’energia (molt més que en la fissió).

Per a poder comparar l’energia alliberada en el procés de fusió amb l’alliberada en una reacció de fissió, els exposarem igual com a l’apartat anterior un problema típic:
· L’equació següent correspon a una reacció de fusió:
21H + 21H 32He + 10n.
Calcula l’energia alliberada en l’obtenció d’1kg del producte final, sabent que s’allibera una energia de 3.27 MeV per nucli.

El mètode de resolució és exactament el mateix; apliquem factors de conversió, tenint en compte el nombre d’Avogadro i que 1mol d’heli són 3g.
MeV 6,022·1023 nuclis 1 mol 1000g
E=3,27 · · · = 6,56·1026 MeV/kg.
Nucli 1 mol 3g 1kg
Aquesta energia correspon a una energia en unitats del sistema internacional de 1.0496·1014J. Amb aquesta energia es pot subministrar energia elèctrica a una casa de potència contractada 3300W durant un temps aproximat de 1008 anys.

Per a que un dispositiu de fusió sigui rentable, per obtenir més energia de la que s’introdueix, s’ha d’arribar al criteri de Lawson: el producte de la densitat del plasma per la temperatura i pel temps de confinament ha de ser major que un cert nombre.

Avui en dia, en grans instal·lacions com ara el JET, que és el més gran del món, s’ha aconseguit superar per separat els valors dels tres paràmetres, però no simultàniament. Fins ara, en els experiments, s’utilitzava el plasma només de deuteri, per evitar que els neutrons converteixen en radioactiu el reactor.

El temps de confinament del plasma havia de ser multiplicat per 10 o per100, pel qual s’havien de construir dispositius més grans, complicats i cars. El pròxim projecte ITER té un cost aproximat de 500 000 milions de pessetes. A causa d’això es va firmar un acord entre Europa, Estats Units, Unió Soviètica i Japó, per a cobrir les despeses que aquest projecte representa.

De moment, la comunitat científica de fusió, va facilitar una data per a la entrada en funcionament del primer reactor comercial de fusió. Aquesta data és el 2040, després de la construcció d’un dispositiu experimental, l’ITER, i d’un reactor experimental de demostració, el DEMO.

D)Funcionament d’un reactor de fusió nuclear: durant els anys 50 van començar les investigacions respecte el confinament magnètic, configuració de la fusió nuclear que s’estudia avui en dia per als futurs reactors de fusió termonuclear. Els primers reactors de fusió van aparèixer pel volts dels anys 70 i es van anomenar tokamaks.

La primera cosa que hem d’advertir d’un tokamak és que és una cambra de buit en forma de toro, es a dir, té forma de pneumàtic. La segona característica és respecte als camps magnètics i la manera com s’engendren. El camp magnètic esta creat per unes bobines que tanquen la cambra com anells al voltant d’un anell major, així com per grans bobines paral·leles al pla del toro. En cada punt de la cambra de buit, el camp magnètic té dues components: una toroidal, es a dir, dirigida al llarg del propi toro, i una poloidal, situada en un pla perpendicular a l’anterior.

La component toroidal esta creada per les bobines que envolten el recinte de buit, a intervals regulats. El plasma contingut en aquest recinte és travessat per una corrent molt intensa, de l’ordre dels milions d’Ampers, induïda per les grans bobines. Aquesta corrent la crea la component poloidal del camp magnètic. La combinació dels camps magnètics toroidal i poloidal dona lloc a línies magnètiques helicoidals que s’enrotllen als volts del toro.

En un experiment típic amb un tokamak, la primera operació consisteix en la creació del camp magnètic toroidal. Per això, es fa passar una corrent per les corresponents bobines, les que envolten el toro. Després s’injecta en la cambra de buit una certa quantitat de deuteri o deuteri-triti, mitjançant un circuit d’alimentació gasos. A continuació s’aplica al plasma un camp elèctric paral·lel al camp magnètic toroidal. Aquest camp es crea per inducció, fent passar una corrent variable per les bobines paral·leles al toro. Llavors, es produeix una descarrega en el recinte tòric que transforma el gas de deuteri en plasma.

El camp elèctric accelera els electrons, amb els quals es produeix una corrent toroidal en el plasma. Aquesta corrent crea, al seu torn, el camp magnètic poloidal i també la temperatura del plasma. Una vegada aconseguit això, es posen en marxa dispositius de calentament suplementaris, per a elevar més la temperatura. Aquesta seqüència d’operacions dura uns pocs segons, acabant-se així l’experiment.

Dins el que és la fusió nuclear nosaltres experimentem dos mètodes, la fusió lenta o per confinament magnètic, on s’utilitzen camps magnètics per confinar el plasma, i la fusió ràpida o per confinament inercial, mitjançant làsers.

2.1. La fusió “lenta” o per confinament magnètic

La fusió per confinament magnètic és la reacció en la qual un plasma calent és manté aïllat de les parets del reactor mitjançant camps magnètics aconseguint densitats de l’ordre de 1020 ions per m3 (105 vegades inferior a la densitat d’un gas en condicions normals), en conseqüència el temps de confinament necessitat sent de l’ordre del segon. Aquest mètode és el més desenvolupat i el que presenta majors possibilitats d’arribar a produir energia elèctrica.

El confinament magnètic es basa en que les partícules carregades en presència d’un camp magnètic segueixen un moviment helicoidal al llarg de les línies de camp, evitant que el plasma ocupi tot l’espai disponible. Existeixen dos tipus de configuracions: les obertes i les tancades. En les configuracions obertes, les línies de camp no es tanquen sobre si mateixes i el plasma està confinat en un espai finit per espills magnètics.
Les configuracions tancades són de geometria toroidal, de forma que el plasma està confinat en un volum finit encara que les línies de camp no tenen un límit. Per aconseguir una configuració estable es necessita crear unes línies de camp que girin en forma d’hèlice al voltant de l’eix del toro.

En tant que reacció de fusió parlem de la reacció del deuteri amb el triti que dóna lloc a la formació d’heli i a la producció d’un neutró molt energètic (neutró ràpid amb una energia de 14,1 MeV) que conté el 80% de l’energia alliberada. Aquests neutrons tan energètics a través de reaccions amb l’estructura del reactor termonuclear, produeixen respectables quantitats de matèries radioactives (productes indirectes de la fusió, no productes directes com en al cas de la fissió). Aquests neutrons ràpids són frenats per una coberta de liti que captura una part de la seva energia. El liti absorbeix els neutrons transformant-se en triti (reacció liti – neutró amb formació d’heli i triti i emissió de calor – 4,8 MeV).

El 80% de l’energia produïda se’n va cap als neutrons ràpids generats i com també els neutrons són partícules sense càrrega elèctrica, de moment ningú no sap com recuperar aquesta energia en forma de calor.

Què ocorre, però, amb el 20% restant? Aquesta fracció d’energia va associada amb els nuclis carregats positivament. Després de frenar-los en un camp elèctric, la seva càrrega pot ser capturada en un elèctrode (emprant el principi de treball contrari al d’un accelerador de partícules). Com que es tractaria només del 20% de l’energia alliberada, l’impacte d’aquesta conversió podria ser només marginal i probablement seria recuperada emprant cicles termodinàmics clàssics.

Si a tot això s’afegeix el requeriment energètic necessari per iniciar la reacció, el confinament magnètic i la resta, s’arriba a la conclusió que el rendiment energètic final de la fusió termonuclear estaria comprés entre el 30 i el 40%. Aquest rendiment és semblant al de les actuals centrals tèrmiques (tant de carbó i petroli com nuclears de fissió).

En aquesta secció podem parlar també sobre els dispositius de confinament magnètic o que és el mateix maquines emprades en la fusió per confinament magnètic. Hi ha dos tipus de dispositius: els tokamaks i els dispositius de tipus stellarator.

Els dispositius tipus tokamak – el termini tokamak prové de l’acrònim de “toroidalnya kamera i magnetnaya katushka” que significa camera toroidal i bobina magnètica. El primer tokamak es va desenvolupar en la URSS a principis dels anys 50 a partir del concepte original d’Andrei Sakharoz i Igor Tamm. Els èxits obtinguts amb l’experiment T-3 a començaments dels anys 70, va ser l’origen de l’expansió dels tokamaks en tot el món, com ara el JET de la UE, JT60 en Japó i TFRT d’Estats Units.

En un tokamak, mitjançant unes bobines situades al llarg del toro(bobines toroidals), es crea un camp magnètic en la direcció del toro, i per mitjà d’una corrent Ip induïda en el plasma es genera un camp perpendicular al primer(direcció poloidal). Aquesta corrent és induïda per les bobines poloidals que actuen de circuit primari d’un transformador, mentre que el propi plasma és el circuit secundari. Les línies de camp magnètic resultants són la combinació d’aquests dos camps(poloidal i toroidal) i tenen una forma helicoidal al voltant del toro, de forma que les partícules passen alternativament per zones exteriors i interiors del toro.

A continuació podem veure el que hem explicat abans mitjançant un dibuix de la camera d’un reactor tipus tokamak:

Els dispositius tipus stellarator

Els stellarators són també dispositius toroidals, però a diferència dels tokamaks, el camp magnètic poloidal no es genera a partir de la corrent del plasma sinó únicament per bobines exteriors. La primera maquina de confinament magnètic es basava en aquest concepte, però degut a la complexitat del seu disseny no va aconseguir grans resultats i fou abandonat degut als bons resultats obtinguts amb els primers tokamaks.

El fet que no va aconseguir grans resultats amb aquests dispositius, era degut a que les toleràncies de construcció eren molt petites. Una mínima desviació de construcció pot fer que el plasma no es confini, ja que tots els camps magnètics estan creats per bobines exterior, la geometria de les quals pot ser molt complexa. En canvi, en un tokamak les toleràncies no són tan estrictes, perquè el seu disseny és més senzill i perquè a més, el camp poloidal el crea el propi plasma, amb el que és possible compensar possibles defectes de disseny o de fabricació.

La principal ventatja d’aquest dispositius és el seu funcionament en continu, pel fet de que no hi ha cap corrent inductiva, característica que fa que aquest concepte sigui molt atractiu en tant que construcció d’una central comercial. Una altra ventatja és que degut a la falta d’una corrent interna en el plasma s’evita el risc de disrupcions. Tot i que el desenvolupament d’aquests dispositius té un retràs respecte als tokamaks, els actuals stellarators estan donant resultats comparables als obtinguts en tokamaks similars.
A continuació podem observa un dibuix amb el funcionament d’un dispositiu del tipus stellarator:

2.2. La fusió “ràpida” amb làsers

Els treballs sobre la fusió nuclear “lenta” s’iniciaren aparentment durant els anys 50 més o menys, envoltats pel secret que planava sobre la bomba d’hidrogen. Els treballs entorn de la fusió nuclear “ràpida” amb làsers es varen iniciar l’any 1972 i, a diferència de la fusió ‘lenta’ - que a les Conferències de Ginebra dels anys 1955 i 1958 assolí un cert grau de col·laboració internacional – continua envoltada d’una atmosfera de discreció i de secret per causa, sobretot, del seu potencial militar.

En la fusió per confinament inercial, el que es fa és comprimir una diminuta càpsula de combustible mitjançant làsers o conjunts de ions pesant a unes densitats extremes(mil vegades la densitat d’un líquid). Les reaccions de fusió comencen en el centre i es propaguen cap l’exterior, on el combustible té una temperatura més baixa. Amb aquest mètode, el temps de confinament és extremadament curt, de l’ordre del mil·lisegon.

Els reactors de fusió a base de làsers són, de fet, “microbombes” d’hidrogen. L’enorme quantitat d’energia dels feixos de làsers de gran potència són concentrats en un punt microscòpic on hi ha Deuteri i Triti que implosiona, assolint una fenomenal superdensitat (1031). Com que tota implosió tendeix a ser seguida d’una explosió, l’energia requerida ha de ser alliberada en una fracció de temps molt petita – una centmil milionèsima de segon (una centessima part de nanosegon – 10-11) – mentre existeix el supersòlid i abans que la matèria es dispersi. Així es parla de la inèrcia del glòbul implosionat, i per això s’anomena confinament inercial, a causa d’aquest tipus de fusió nuclear.

Sembla, però, que de moment no existeix cap làser capaç de fer passar aquests projectes a la seva fase experimental. Manca també determinar el ritme en què poden fer-se les microexplosions i com s’han de mantenir per produir energia útil.

2.3. Problemes de la fusió nuclear

A continuació ens plantejarem alguns problemes que presenta la fusió termonuclear, intentant comparar la fusió amb altres fonts d’energia, especialment la fissió i també ens limitarem a parlar sobre la fusió deuteri-triti, tot i que veurem alguns aspectes de la fusió deuteri-deuteri.

1r) Minimitzar la manipulació de quantitats respectables de triti, ja que la radioactivitat que representa el seu alliberament a l’atmosfera és l’amenaça més gran de la fusió nuclear. Hi ha dues vies de difusió del triti a l’atmosfera, mitjançant el circuit de refrigeració de liti i mitjançant el circuit de refrigeració per a l’extracció de calor i producció d’energia.

2n) Minimitzar la radioactivitat induïda en l’estructura del reactor. Aquest fet depèn fonamentalment dels materials estructurals escollits per servir de contenció a la coberta de liti.

3r) La pol·lució tèrmica. Això ve donat pel fet de que de moment ningú sap com recuperar l’energia perduda en forma de calor. També degut al rendiment de 30-40%, és impossible impedir que la resta de 60-70% vagi a parar a l’atmosfera.

4t) La elevada temperatura que requereix la fusió nuclear, tant en la reacció deuteri-deuteri (mil milions de graus centígrads) com en la reacció deuteri-triti (cent milions de graus centígrads).

2.4. Avantatges de la fusió nuclear

1r) Reserves abundants de combustible – l’element principal, el deuteri, es pot extraure fàcilment de l’aigua. Per la quantitat de deuteri en l’aigua(10 milions de tones) podem afirmar que és un recurs quasi inexhaurible.

2n) S’elimina el risc d’un accident nuclear.

3r) No hi ha contaminació de l’aire – pel fet de no utilitzar combustibles fòssils, s’evita l’emissió de productes químics a l’atmosfera.

4t) Baix nivell dels residus nuclears.

5é) La seva aplicació militar va quedar molt reduïda, ja que els materials de la fusió nuclear no es poden utilitzar en la creació d’armes nuclears.

2.5. La fusió pot ser una solució viable

Baix el meu punt de vista, la fusió nuclear és la millor forma de produir energia fins ara estudiada; és la solució davant tots els problemes que altres fonts d’energia poden presentar.

Primerament la fusió nuclear és fruit del desenvolupament tecnològic de la societat ja que està per damunt de la fissió nuclear, tot i que de moment es trobi en fase experimental; és fruit de la investigació i del progrés tecnològic que hem experimentat.

En segon lloc podem afirmar que l’energia nuclear obtinguda mitjançant aquest procés és molt més pura i molt més eficaç, ja que té un baix poder contaminant i també evita qualsevol risc d’algun accident per causa de reaccions incontrolades. Tots els elements del reactor nuclear estan pensats per evitar la menor fuga radioactiva possible.

Finalment, la fusió nuclear és una font d’energia inexhaurible, ja que amb els combustibles utilitzats es pot seguir produint energia durant cents d’anys, inclòs més que la fissió nuclear. Tots el combustibles utilitzats avui en dia tenen un període de vida bastant curt i les energies renovables en realitat són fonts disperses i de baixa concentració per a usos industrials, així com també depenen de les forces de la naturalesa, vent, aigua, etc.

Davant totes aquestes qüestions i també pel fet de que els problemes que presenta la fusió nuclear són no representen cap obstacle davant la construcció d’un reactor nuclear, puc afirmar amb absoluta seguretat que la fusió nuclear és la vertadera font d’energia del futur i d’un futur no molt llunyà.