Article traduït per un sistema de traducció automàtica. Més informació, aquí.

Projecte ITER

Es basa en la fusió nuclear com a nova font d'energia
Per miren 3 de febrer de 2005

S’imagina una font d’energia barata, neta i gairebé inesgotable? El projecte ITER podria ser la base que faria realitat aquest somni, mitjançant la construcció d’un reactor de fusió nuclear. No obstant això, el seu elevat cost – uns 13 mil milions d’euros- i els dubtes sobre si és tan eficaç i net com diuen, el posen en dubte.

Què és l’ITER?

La cerca de fonts d’energia que puguin sadollar el cada vegada major apetit energètic de l’ésser humà és un dels principals reptes del segle XXI. En l’actualitat, la major part de l’energia s’obté cremant recursos no renovables com el petroli, el qual s’estima que cobrirà la demanda global durant uns 50 anys si es manté constant el nivell de consum. Una de les vies que es proposen és la fusió nuclear, la forma en la qual les estrelles produeixen quantitats ingents d’energia. Els científics han demostrat que pot ser possible “domesticar-la” en la Terra, la qual cosa suposaria, segons els seus defensors, una font d’energia neta, barata i pràcticament inesgotable, i en definitiva, la solució al problema de proveïment.

La idea de construir un reactor de fusió nuclear es remunta a 1985, quan els llavors presidents de l’antiga Unió Soviètica i els Estats Units, Mijail Gorvachov i Ronald Reagan respectivament, van subscriure un acord per a desenvolupar un projecte conjunt. L’ITER (de les sigles en anglès Reactor Internacional Termonuclear Experimental, i que també significa “camí” en llatí) (http://www.iter.org/) es formava en 1986 com a consorci internacional format per aquests països, Europa (a través d’EURATOM, i el Japó, com a pas previ abans de posar en marxa un veritable reactor comercial.

El disseny del projecte va ser conclòs a la fi de 1990, encara que els problemes de finançament han anat minant el seu futur: els EUA va retallar fons en 1995, i altres països van expressar els seus dubtes. La inversió estimada per al cost total, uns 13 mil milions d’euros, és sens dubte un dels principals obstacles a salvar. La situació va empitjorar en 1998, quan el Congrés nord-americà va posar fi al finançament que atorgava el seu país, la qual cosa va suposar que el projecte només quedava finançat pel Canadà, la UE i el Japó, amb l’aportació de l’experiència de Rússia. No obstant això, en 2003 es podia respirar amb més optimisme, ja que els EUA tornava al projecte, i la Xina demanava formalment associar-se al projecte contribuint amb un 10% a la gegantesca iniciativa. El país que assumeixi la seva construcció haurà de contribuir amb un 10% de la inversió total, encara que els guanys nets també seran importants, i es generarà ús del qual es beneficiaran uns 200 científics especialitzats i altres 400 tècnics de suport, a més de milers de llocs de treball directes i indirectes.

En aquest sentit, el procés de decisió sobre la ubicació de l’ITER es va iniciar en 2002, encara que les negociacions estan bloquejades. D’una banda, la UE, que té el suport de Rússia i la Xina, proposa Cadarache, a França, mentre el Japó, que compta amb el suport dels Estats Units i Corea del Sud, ofereix la localitat nipona de Rokkasho-Mura. La postura nord-americana va ser considerada per França una represàlia per la seva postura davant la guerra de l’Iraq. En aquest interval de temps, les altres dues seus que es presentaven com a candidates, Clarington al Canadà i Vandellós a Espanya, van anar finalment rebutjades. el Canadà es va retirar de l’última fase de negociació, mentre que la Unió Europea va decidir apostar finalment per la localitat francesa per a defensar els interessos europeus enfront del Japó.

El principal escull per als contendents és, com dèiem, els diners necessaris. La UE ha decidit aportar 1.850 milions d’euros i al setembre va anunciar que l’Índia, Suïssa i el Brasil estarien disposats a participar en el projecte europeu, encara que només els suïssos han concretat la quantia que aportarien. Per part seva, França ha proposat augmentar la seva contribució a l’ITER de 475 a 914 milions d’euros, un 20% del cost total de construcció. No obstant això, els ministres de Recerca de la UE han reiterat la seva voluntat que el projecte ITER es desenvolupi entre els sis socis internacionals, però sense excloure l’altra opció.

El termini de construcció del reactor és de 10 anys i la seva explotació d’altres 20 anys, després dels quals haurà de ser desmantellat, una fase que podria allargar-se fins a 40 anys. A mig camí, cap a l’any 2040, s’espera que tot estigui en condicions perquè la xarxa elèctrica pugui proveir-se de l’energia produïda per fusió nuclear. Si tingués èxit, encara faltarien passos importants i molt temps fins a l’arribada de reactors comercials de fusió nuclear, l’existència de la qual no es preveu abans de 2050.

Com funciona?

El problema tecnològic que planteja la fusió és formidable: s’ha de confinar un plasma molt calent durant un cert temps. Ferrán Terrassa, enginyer de l’Associació Nuclear Ascó-Vandellós II apunta que “per a iniciar reaccions termonuclears de fusió es requereix escalfar un gas de deuteri i triti a temperatures pròximes als 100 milions de graus”. Forts camps magnètics, produïts per enormes imants superconductors, seran utilitzats per a confinar el plasma en un atuell de reactor en forma de cèrcol, coneguda com “tokamak” (sigles russes de” toroidalnya kamera” i “magnetnaya katushka” que signifiquen “cambra toroidal i bobina magnètica”).

El combustible que utilitzarà l’ITER és una mescla de deuteri i triti, dos dels isòtops (nuclis atòmics amb igual nombre de protons però diferent de neutrons) de l’hidrogen, que també són utilitzats en la bomba H. El deuteri s’extreu de l’aigua de la mar i és utilitzat àmpliament en alguns reactors nuclears, mentre que el triti, que es produeix en el mateix reactor, és pràcticament exclusiu dels programes d’armes nuclears. El triti és radioactiu i té una vida mitjana de 12,3 anys, per aquest motiu hagi de ser reemplaçat de les bombes H perquè aquestes funcionin.

La quantitat d’electricitat que es pretén generar per fusió nuclear és de 410 megavats, comparable a la qual genera una petita central elèctrica. No obstant això, l’ITER no està dissenyat per a generar electricitat sinó per a servir de model a les futures centrals nuclears de fusió. D’altra banda, l’ITER requereix 110 megavats d’energia d’entrada. Per aquesta raó, fins i tot si es connectés una turbina i un generador de vapor a l’ITER, aquests 110 megavats haurien de restar-se dels 150 megavats que generaria aproximadament la turbina, deixant una producció elèctrica total de 40 megavats. Aquesta escassa producció també és utilitzada com a excusa per a no continuar finançant el projecte. Tret que es descobreixin noves tècniques per a millorar el rendiment, el reactor de fusió dissenyat per a generar electricitat haurà de ser

molt més gran, la qual cosa farà que sigui molt més costós que el ja caríssim ITER.Un dels usos que la hi donarà a l’ITER serà posar a prova la tecnologia de “mantell de liti”, en la qual els neutrons de la reacció per fusió reaccionen amb el liti per a generar triti, l’interès del qual és militar fonamentalment. Per aquesta raó, un informe governamental estatunidenc de 1987 va suggerir que el programa d’armes nuclears es faci càrrec d’alguns de les despeses de la recerca de la fusió. No obstant això, l’informe va advertir que “associar l’energia per fusió amb el programa d’armes nuclears podria tenir serioses conseqüències en termes d’acceptació pública”.

Una altra possibilitat que es remena és la del” reactor híbrid de fissió/fusió“, que “reproduiria” materials fisionables com l’urani 233 (a partir del tori) o el plutoni 239 (a partir de l’urani). Aquests materials podrien utilitzar-se immediatament per a generar més electricitat mitjançant la fissió, o ser extrets per a utilitzar-se en altres reactors o armes nuclears. No obstant això, en combinar el procés de fusió amb el de fissió, el reactor híbrid també combinaria els inconvenients que implica cadascun d’aquests processos.

Fusió i fissió nuclear

Un dels errors més freqüents és confondre la fusió amb la fissió. En la fissió nuclear, mètode utilitzat en les actuals centrals nuclears, la generació d’energia es produeix en trencar el nucli pesant d’un àtom com l’urani, amb 92 protons i 146 neutrons. Per a fisionarlo, es fan xocar neutrons i s’introdueixen en el nucli, que perd estabilitat i es fisiona, és a dir, es desintegra.

Com els neutrons no tenen càrrega elèctrica, penetren sense problemes en el nucli d’urani; aquest en trencar-se en dos allibera gran quantitat d’energia i emet neutrons (una mica més de dos en mitjana per cada fissió). Aquests neutrons poden, al seu torn, induir noves fissions d’altres nuclis d’urani, i així successivament, amb el que es genera una reacció en cadena. Aquesta operació, controlada, és la base del funcionament dels reactors nuclears de fissió utilitzats per a generar energia elèctrica.

Per part seva, la reacció de fusió nuclear requereix que dos nuclis s’acostin prou perquè la força nuclear atractiva es faci sentir i es funden en un només, i com a conseqüència es desprèn una gran quantitat d’energia. Com els nuclis estan carregats positivament es repel·leixen amb força en acostar-se, i perquè arribin a unir-se han de ser sotmesos a temperatures de milions de graus centígrads i pressions elevadíssimes. Quants més lleugers siguin els nuclis, més senzill és l’acostament; per aquest motiu el combustible ideal per a la fusió nuclear sigui l’hidrogen i els seus isòtops, com el deuteri i el triti. Aquests elements possibiliten que es parli de la fusió com una font d’energia pràcticament inesgotable: el deuteri es troba en grans quantitats en l’aigua, mentre que el triti es produeix en la mateixa reacció de fusió.

Per a induir experimentalment la fusió s’utilitzen en l’actualitat acceleradors de partícules, on aquestes aconsegueixen velocitats pròximes a la de la llum. Amb aquests aparells s’ha pogut estudiar no sols el procés de fusió, sinó l’estructura interna mateixa dels nuclis. No obstant això, per a produir energia mitjançant la fusió nuclear l’ús d’aquests acceleradors resulta inoperant, ja que per a accelerar cada nucli és necessari invertir molta més energia de la que s’obté de la fusió.

La font natural més pròxima de fusió és la nostra estrella, el Sol, on es donen les condicions necessàries d’altes pressions i temperatures sense que calgui injectar-li energia de l’exterior. En aquestes condicions, el Sol es troba en estat de plasma, el quart estat de la matèria, on els nuclis xoquen amb molta freqüència i a gran velocitat, la qual cosa els permet superar la barrera de repulsió elèctrica que els separa. La primera explicació d’aquest fenomen, contra l’opinió general dels seus col·legues, va ser donada en 1926 per Arthur Eddington, qui a més va calcular que la temperatura en centre de les estrelles era d’uns 40 milions de graus.

En 1952, l’ésser humà aconseguia produir reaccions de fusió de nuclis lleugers amb alliberament d’enormes quantitats d’energia, en fer explotar la primera bomba H (d’Hidrogen) a l’illa Elugelab del Pacífic. Per a aconseguir les desenes de milions de graus necessàries per a produir tan alts ritmes de fusió, es va col·locar dins de la bomba H una bomba atòmica de fissió, que en fer explotar actuava de detonador de la primera. Es demostrava així que es podia obtenir energia a partir de processos de fusió nuclear, però si es volia utilitzar per a proveir els consums domèstics i industrials, era necessari fer-ho de manera controlada. Va començar així la recerca que familiarment es denomina “fusió calenta”, i més correctament, “fusió termonuclear”.

Una alternativa a la fusió “calenta” és la denominada “fusió freda“. Presentada com a idea per primera vegada en 1926 pels científics alemanys Paneth i Peters, consisteix a aprofitar la propietat d’alguns metalls com el titani, el pal·ladi i el platí d’absorbir grans quantitats d’hidrogen. En anys posteriors, diversos científics van proposar diverses tècniques per a aconseguir aquesta forma de fusió, en teoria una forma molt més barata i senzilla d’aconseguir energia que amb les altres tècniques de fusió “en calenta” o fissió. Una de les quals més repercussió va tenir és la de Martin Fleischmann i Stanley Pons, que van afirmar en 1989 haver aconseguit per fi tan anhelat objectiu. No obstant això, intents posteriors de reproduir l’experiment per altres científics del món sencer van deixar en evidència les afirmacions de Fleischmann i Pons. En l’actualitat, malgrat ser un camp de treball una miqueta desprestigiat, després del fracàs de 1989, alguns científics continuen investigant en aquest camp. En opinió de Carlos Sánchez López, catedràtic de Física de la Universitat Autònoma de Madrid i responsable de l’únic experiment espanyol de fusió freda, “es tracta d’un fenomen complexíssim, que de ser confirmat, trastocaria una part de la Física actual.”

Possibles riscos

Els científics asseguren que el perill que suposen els reactors de fissió d’una reacció en cadena incontrolable, que acabi escampant radioactivitat a milers de quilòmetres, desapareix amb la fusió. Els productes de la reacció no intervenen en el procés, per la qual cosa davant qualsevol accident el reactor, en teoria, deixaria de funcionar. Segons l’ex director del projecte ITER espanyol i actual director general de Política Tecnològica, Carlos Alejaldre, l’ITER no crearà residus com els que produeixen les centrals nuclears sinó “restes de material activat de mitjana i baixa activitat” no perillosos. L’únic combustible que produeix és heli, “un gas inert que s’utilitza per a inflar els globus dels nostres fills”.

Per això, Alejaldre critica la postura d’algunes organitzacions ecologistes, contràries al projecte, la qual cosa es deu a una “falta d’informació”. En la seva opinió, un dels problemes se centra en que a vegades es compara aquest projecte amb les actuals centrals nuclears, “però aquesta comparació no és molt justa, fins i tot per a les pròpies nuclears. Per a fer entendre aquest projecte hauríem d’imaginar un atuell de 1.000 metres cúbics, que és una barbaritat perquè té 33 metres d’alt per 33 d’ample. Si allí li fiquem un gram de combustible, entendrem la dificultat que suposaria perquè aquest gram suposés un problema”, assenyalava. Així mateix, considera que l’impacte mediambiental de l’ITER és mínim: “té impacte perquè tot té impacte, fins i tot la nostra pròpia existència, però és insignificant. La seguretat de la fusió que s’estudiarà en l’ITER és intrínseca perquè les energies interiors que s’aconseguiran en el reactor no tindran suficient potència per a trencar el confinament”.

Per part seva, els detractors de l’ITER no veuen tan clar que els riscos siguin “mínims”, i ho consideren així mateix un gran malbaratament de diners. En opinió d’Iñigo Herraiz, de l’Agència d’Informació Solidària (AIS) “més enllà de l’interès científic del projecte, l’ITER sembla una decisió política encaminada a garantir els interessos dels senyors del petroli durant unes quantes dècades més”. Greenpeace, Ecologistes en Acció, World Information Service on Energy / Nuclear Information and Resource Service (WISE/NIRS) i el Grup de Cientifics i Tècnics per un Futur No Nuclear, defensaven en l’informe “L’ITER, un forat negre en l’economia energètica” que “existeixen tecnologies netes i renovables i un alt potencial d’estalvi i eficiència energètica per a fer front al canvi climàtic i combatre la pobresa”, per la qual cosa consideraven raonable rebutjar una tecnologia “centralitzada i intensiva en capital, amb escassa capacitat per a generar ocupació, i que augmenta la bretxa tecnològica amb el Tercer Món”.

En l’informe, a més, presentaven algunes de les coses que es podrien fer amb els 13.000 milions d’euros del projecte ITER: aconseguir un estalvi de 400 euros anuals sobre un edifici amb sistemes més eficients (en 20 anys l’estalvi acumulat seria superior a 24 mil milions, gairebé el doble de l’invertit en l’ITER); proporcionar cuines solars a 90 milions de llars i electricitat amb panells solars a més de 40 milions de llars en països en desenvolupament, etc.

A més, els responsables del citat informe posaven en dubte que es tracti d’una energia segura i neta, i recorden que la fusió deuteri-triti “ha de fer front a tres problemes ambientals que no es poden minimitzar: la manipulació de quantitats respectables de triti (material radioactiu), la radioactivitat induïda en l’estructura del reactor i els residus radioactius generats. En la web de l’ITER s’admet que “els pitjors isòtops trigaran uns 200.000 anys a descompondre’s a nivells aptes per a reutilitzar el material mitjançant el contacte humà directe”. Així mateix, l’informe també matisa la promesa de “energia il·limitada” que s’associa a la fusió nuclear, ja que el liti, base fonamental de la reacció, es troba en proporcions semblants a la de l’urani en la superfície de la Terra.

Un informe de l’oficina espanyola del WISE indicava que existeixen nombrosos problemes que afecten a totes les etapes de la vida operativa del reactor. Per a començar, com tota gran instal·lació industrial, la construcció de l’ITER tindrà un considerable impacte ambiental en l’emplaçament triat per a la seva ubicació. Una vegada construït el reactor experimental – segons el projecte original, el temps estimat entre l’inici de la construcció i la posada en marxa és de 96 mesos- cal transportar els combustibles d’una manera regular. Encara que es col·locaran diverses mesures de precaució, el triti ofereix el perill que pugui escapar a altres ubicacions tant a l’interior com a l’exterior de les instal·lacions. I si bé la reacció principal pot ser extremadament neta, presenta múltiples efectes col·laterals a causa de les interaccions del triti i la cambra on es produeix la reacció.

L’informe detalla el cost que suposarà el desmantellament de l’ITER. En primer lloc, caldrà retirar el triti radioactiu i la pols activada, una empresa que durarà entre 5 i 8 anys. El projecte contempla que la segona fase -període de latència- durarà uns 25 anys, fins a assegurar que el nivell de radioactivitat permeti exposicions acceptables sota la normativa vigent avui dia, encara que és previsible que la normativa es faci més estricta, la qual cosa encariria extraordinàriament els costos de l’última i tercera fase, el desmantellament final del reactor, que suposarà un mínim de sis anys. En total s’estima, de moment, que es necessitin entre 36 i 39 anys per a tancar definitivament l’ITER, pràcticament el doble del període d’explotació. Al final, les aproximadament 40.000 tones de metalls radioactius procedents del desmantellament del reactor i de qualsevol maquinària radioactiva associada hauran de gestionar-se i emmagatzemar-se adequadament. Segons l’informe, la xifra de 335 milions d’euros considerada com a cost de desmantellament en el projecte inicial, “és absolutament irrisòria i optimista”, i afegeix que segurament seran necessaris diversos milers de milions d’euros més.