La fusió nuclear és un procés particular de la física nuclear en què dos àtoms lleugers es fusionen per formar un àtom més gran. Aquest procés és fascinant per al món científic perquè allibera una gran quantitat d'energia.
La fusió nuclear és un tipus de reacció que altera l'estructura dels àtoms que passa a l'espai però que és molt difícil de reproduir a la Terra. Vegem-ne alguns exemples:
El Sol i les estrelles
Els exemples més destacats de fusió nuclear a la natura es troben a les estrelles, inclòs el nostre Sol. La fusió nuclear és el procés que alimenta les estrelles, alliberant enormes quantitats d'energia en forma de llum i calor.
El procés de fusió a les estrelles involucra principalment la fusió d'hidrogen en heli a través d'una sèrie de reaccions nuclears.
Al nucli del Sol i altres estrelles similars, les reaccions de fusió ocorren principalment de la següent manera:
-
Fusió del protó-protó: En aquesta reacció, dos nuclis d'hidrogen (protons) es combinen per formar un nucli de deuteri, alliberant un positró (antipartícula de l'electró) i un neutrí. El deuteri es fusiona posteriorment amb un altre protó per formar un nucli d'heli-3, alliberant un fotó gamma.
-
Fusió del deuteri-hidrogen: En aquesta reacció, un nucli de deuteri es fusiona amb un nucli d'hidrogen per formar un nucli d'heli-3, alliberant un fotó gamma.
-
Fusió de l'heli-3-heli-3: Dos nuclis d'heli-3 es combinen per formar un nucli d'heli-4 i dos protons. Aquesta reacció és una de les vies per a la producció d'heli-4 a l'interior de les estrelles.
Aquests processos de fusió alliberen una gran quantitat denergia en forma de radiació electromagnètica (fotons gamma) i partícules, que escalfen el nucli estel·lar i mantenen lestrella en un equilibri entre la gravetat que tendeix a col·lapsar-la i la pressió generada per la fusió que la manté estable.
Reactors de recerca de fusió nuclear
A la Terra encara no s'ha aconseguit la fusió nuclear controlada a gran escala per a la generació d'energia. Tot i això, s'estan duent a terme investigacions i experiments en reactors de fusió per desenvolupar tecnologies que permetin aprofitar la fusió com una font d'energia neta i sostenible en el futur.
Alguns dels principals projectes en aquest sentit inclouen ITER, el JET (Joint European Torus) i altres reactors de recerca.
Actualment no hi ha cap reactor nuclear que utilitzi reaccions de fusió per generar electricitat. Totes les centrals nuclears de potència del món estan dotades de reactors de fissió.
La bomba-H o bomba termonuclear
La bomba d'hidrogen, també coneguda com a bomba H o bomba de fusió, és un exemple vàlid de fusió nuclear. La bomba d'hidrogen és una de les armes nuclears més poderoses que hi ha i funciona a través del procés de fusió nuclear.
A diferència de les bombes atòmiques tradicionals, que funcionen per fissió nuclear (la divisió de nuclis atòmics pesants), la bomba d'hidrogen utilitza la fusió nuclear per alliberar la seva energia destructiva. A l´interior d´una bomba d´hidrogen, s´inicia una reacció en cadena de fissió que proporciona l´energia i les condicions extremes necessàries per iniciar la fusió.
El procés principal que passa en una bomba d'hidrogen és la fusió de nuclis d'hidrogen (isòtops de deuteri i triti) per formar heli i alliberar una quantitat enorme d'energia en forma de radiació i ones de xoc. Aquest alliberament massiu denergia és el que causa lexplosió destructiva característica de la bomba dhidrogen.
Fins ara, la bomba d'hidrogen no s'ha llançat mai sobre cap objectiu militar o civil. Les dues úniques bombes nuclears llançades van ser les de Hiroshima i Nagasaki dissenyades al Projecte Manhattan que va liderar el físic Robert Oppenheimer.
