El projecte ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) és un dels esforços internacionals més ambiciosos a la recerca d'una font d'energia neta i pràcticament inesgotable: la fusió nuclear.
Ubicat a Cadarache, al sud de França, aquest experiment cerca demostrar la viabilitat tècnica i científica de la fusió com una alternativa a les fonts d'energia actuals.
Què és la fusió nuclear?
La fusió nuclear és el procés que alimenta el Sol i altres estrelles. Consisteix en la unió de dos nuclis atòmics lleugers per formar-ne un de més pesat, alliberant una enorme quantitat d'energia en el procés.
A diferència de la fissió nuclear, que genera residus radioactius de llarga durada, la fusió promet ser una font denergia molt més neta. A més, els elements necessaris per a la fusió, com ara el deuteri i el triti, són abundants o poden ser produïts de manera relativament senzilla.
La fusió no només promet baixes emissions de carboni, sinó també una estabilitat energètica global.
El deuteri es pot extreure de l'aigua de mar, mentre que el triti pot generar-se dins del mateix reactor mitjançant l'ús de liti. Aquest aspecte fa de la fusió una opció energètica potencialment sostenible per a les futures generacions.
Els objectius de ITER
ITER té com a meta principal demostrar que és possible generar més energia de la que es consumeix en el procés de fusió. En termes tècnics, això es coneix com aconseguir un gain energètic.
El reactor d'ITER està dissenyat per produir 500 megawatts d'energia de fusió amb una entrada de 50 megawatts, aconseguint així un rendiment deu vegades més gran.
A més, ITER té altres objectius importants, com ara desenvolupar materials que puguin suportar les condicions extremes dins d'un reactor de fusió i provar tecnologies per al maneig segur del combustible. Aquest coneixement serà clau per al disseny de futurs reactors comercials.
Entre els reptes també hi ha el perfeccionament de sistemes d'escalfament i el control precís del plasma en condicions extremes.
Com funciona ITER
El cor de ITER és un dispositiu anomenat tokamak, un reactor en forma de dònut que utilitza potents camps magnètics per confinar el plasma, un estat de la matèria a temperatures extremadament altes.
Perquè passi la fusió, el plasma ha d'assolir temperatures d'aproximadament 150 milions de graus Celsius, deu cops més calents que el nucli del Sol. A aquestes temperatures, els nuclis de deuteri i triti tenen prou energia per superar les seves repulsions elèctriques i fusionar-se.
El confinament magnètic és essencial per mantenir el plasma estable durant el temps suficient perquè passi la fusió.
A ITER això s'aconsegueix amb un complex sistema d'imants superconductors que generen camps magnètics intensos i precisos. Aquests imants són refredats a temperatures properes al zero absolut (-269 °C) utilitzant heli líquid, cosa que permet manejar la gran quantitat d'energia generada.
Quan el plasma es troba confinat, s'utilitzen tècniques avançades per escalfar-lo a les temperatures requerides. Entre elles, hi ha l'escalfament per ones de radiofreqüència i l'ús de feixos de neutrons d'alta energia que incrementen la temperatura del plasma.
Un esforç internacional
ITER és un projecte veritablement global. Hi participen 35 països, inclosos els membres de la Unió Europea, Estats Units, Rússia, Xina, Índia, Japó i Corea del Sud. Cadascú contribueix amb finançament, tecnologia i components clau per al reactor.
Aquesta col·laboració no només reforça l'intercanvi científic, sinó que també simbolitza un esforç conjunt per abordar els reptes energètics del futur.
El model de col·laboració d'ITER també fomenta el desenvolupament de capacitats tecnològiques a països participants.
Moltes nacions han creat indústries especialitzades per fabricar els complexos components que requereix el tokamak, cosa que està impulsant avenços en sectors com la superconductivitat, la robòtica i l'enginyeria de materials.
Els reptes del projecte
Tot i que les promeses de la fusió nuclear són impressionants, ITER enfronta reptes tècnics i financers significatius.
Construir un tokamak d'aquesta magnitud és una tasca molt complexa, i els costos del projecte han augmentat considerablement des del seu inici. Originalment pressupostat en aproximadament 5.000 milions d'euros, el cost actual s'estima més de 20.000 milions d'euros.
Entre els reptes tècnics, destaquen el desenvolupament de materials capaços de suportar la intensa radiació i la calor generada dins del reactor. A més, la integració dels components, que provenen de diferents països, requereix una coordinació minuciosa per garantir que tot funcioni de manera harmònica.
D'altra banda, també hi ha incertesa sobre el comportament del plasma en condicions tan extremes.
Tot i que s'han realitzat simulacions i experiments previs a altres tokamaks més petits, ITER representa un salt sense precedents en escala i complexitat.
Quan veurem resultats?
S'espera que ITER iniciï les primeres proves de plasma a la dècada del 2030.
Aquesta fita serà clau per avaluar si el disseny del reactor pot complir els objectius energètics. Si té èxit, ITER serà el precursor de reactors de fusió comercials que podrien estar operatius cap a mitjans del segle XXI.
El calendari del projecte ha patit retards a causa de la complexitat i l'impacte de factors globals, com la pandèmia de COVID-19. Tot i això, els avenços realitzats fins ara són prometedors i reflecteixen un esforç conjunt per part de tots els participants.
La promesa de la fusió
Si ITER compleix els seus objectius, podria marcar linici duna nova era energètica. La fusió té el potencial de proporcionar una font denergia gairebé il·limitada, amb baixes emissions de carboni i sense els problemes de residus radioactius a llarg termini associats amb la fisín nuclear.
A més, lenergia de fusió podria contribuir significativament a reduir la dependència de combustibles fòssils i mitigar el canvi climàtic.
La comunitat científica considera que l'èxit d'ITER inspirarà també nous avenços en altres àmbits. Tecnologies desenvolupades per al reactor podrien tenir aplicacions en medicina, transport i exploració espacial.