Hi va haver una gran baralla, en gran part inqüestionada pels mitjans de comunicació, amb l'anunci aquesta setmana del Departament d'Energia dels Estats Units d'un "gran avenç científic" en el desenvolupament de l'energia de fusió.
"Aquest és un èxit històric", va declarar la secretària d'Energia Jennifer Granholm. El seu departament el comunicat de premsa va dir que l'experiment al Laboratori Nacional Lawrence Livermore a Califòrnia "va produir més energia a partir de la fusió que l'energia làser utilitzada per impulsar-la" i "proporcionarà informació inestimable sobre les perspectives d'una energia de fusió neta".
"La tecnologia de fusió nuclear ha existit des de la creació de la bomba d'hidrogen", va assenyalar un CBS News article cobrint l'anunci. "La fusió nuclear s'ha considerat el sant grial de la creació d'energia". I "ara el moment de la fusió sembla que finalment ha arribat", va dir la peça de CBS.
Però, com va concloure el 25 el Dr. Daniel Jassby, físic investigador principal durant 2017 anys al Laboratori de Física del Plasma de Princeton que treballava en investigació i desenvolupament d'energia de fusió. article al Butlletí dels científics atòmics, el poder de fusió "és una cosa que cal evitar".
El seu article s'encapçalava "Reactor de fusió: no és el que s'ha pensat".
"Els reactors de fusió s'han considerat durant molt de temps com la font d'energia "perfecta"", va escriure. I "la humanitat s'està apropant molt més" a "aconseguir aquest moment revolucionari en què la quantitat d'energia que surt d'un reactor de fusió superarà de manera sostenible la quantitat que hi entra, produint energia neta".
"A mesura que ens acostem al nostre objectiu, però", va continuar Jassby, "és hora de preguntar-se: és realment la fusió una font d'energia "perfecta"?" Després d'haver treballat en experiments de fusió nuclear durant 25 anys al Princeton Plasma Physics Lab, vaig començar a mirar l'empresa de fusió de manera més desapassionada en la meva jubilació. Vaig concloure que un reactor de fusió estaria lluny de ser perfecte i, d'alguna manera, proper al contrari".
"A diferència del que passa" quan es produeix la fusió al sol, "que utilitza hidrogen normal a una densitat i temperatura enormes", a la Terra "els reactors de fusió que cremen isòtops rics en neutrons tenen subproductes que són qualsevol cosa menys inofensius", va dir.
Una substància radioactiva clau en el procés de fusió a la Terra seria el triti, una variant radioactiva de l'hidrogen.
Així, hi hauria “quatre problemes lamentables”: “danys per radiació a les estructures; residus radioactius; la necessitat d'un blindatge biològic; i el potencial per a la producció de plutoni 239 de qualitat per a les armes, que s'afegeix a l'amenaça de la proliferació d'armes nuclears, i no la disminueix, tal com ho voldrien els defensors de la fusió", va escriure Jassby.
"A més, si els reactors de fusió són realment factibles... compartirien alguns dels altres problemes greus que afecten els reactors de fissió, com ara l'alliberament de triti, les exigències de refrigerant desalentadores i els alts costos operatius. També hi haurà inconvenients addicionals que són únics dels dispositius de fusió: l'ús d'un combustible (triti) que no es troba a la natura i que ha de ser reposat pel propi reactor; i els drenatges d'energia inevitables in situ que redueixen dràsticament l'energia elèctrica disponible per a la venda".
"La principal font de triti són els reactors nuclears de fissió", va continuar. El triti es produeix com a producte de rebuig a les centrals nuclears convencionals. Es basen en la divisió dels àtoms, la fissió, mentre que la fusió implica la fusió d'àtoms.
"Si s'adopta, la fusió basada en deuteri-triti seria l'única font d'energia elèctrica que no explota un combustible natural ni converteix un subministrament d'energia natural com la radiació solar, el vent, l'aigua que cau o la geotèrmica. De manera única, el component de triti del combustible de fusió s'ha de generar al propi reactor de fusió", va dir Jassby.
Sobre la proliferació d'armes nuclears, "La producció oberta o clandestina de plutoni 239 és possible en un reactor de fusió simplement col·locant òxid d'urani natural o empobrit en qualsevol lloc on els neutrons de qualsevol energia estan volant. L'oceà de neutrons que s'alentiren que resulta de la dispersió dels neutrons de fusió en flux al vas de reacció impregna tots els racons de l'interior del reactor, inclosos els apèndixs del vas de reacció.
Pel que fa als "desavantatges addicionals compartits amb els reactors de fissió", en un reactor de fusió: "El triti es dispersarà a les superfícies del recipient de reacció, injectors de partícules, conductes de bombeig i altres apèndixs. La corrosió en el sistema d'intercanvi de calor, o una ruptura en els conductes de buit del reactor podria provocar l'alliberament de triti radioactiu a l'atmosfera o als recursos hídrics locals. El triti s'intercanvia amb l'hidrogen per produir aigua tritiada, que és biològicament perillosa".
"A més, hi ha els problemes de les demandes de refrigerant i la mala eficiència de l'aigua", va continuar. “Un reactor de fusió és una central tèrmica que requeriria enormes els recursos hídrics per al circuit de refrigeració secundari que genera vapor, així com per a l'eliminació de calor d'altres subsistemes del reactor, com ara refrigeradors i bombes criogèniques... De fet, un reactor de fusió. tindria la menor eficiència hídrica de qualsevol tipus de central tèrmica, ja sigui fòssil o nuclear. Amb les condicions de sequera que s'intensificaven a diverses regions del món, molts països no podien mantenir físicament grans reactors de fusió".
"I tot l'anterior significa que qualsevol reactor de fusió s'enfrontarà a costos operatius desmesurats", va escriure.
"El funcionament del reactor de fusió requerirà personal l'experiència del qual abans només s'havia requerit per treballar a les plantes de fissió, com ara experts en seguretat per controlar els problemes de salvaguarda i treballadors especialitzats per eliminar els residus radioactius. Es requerirà personal especialitzat addicional per operar els subsistemes més complexos d'un reactor de fusió, com ara criogènia, processament de triti, equips de calefacció per plasma i diagnòstics elaborats. Els reactors de fissió als Estats Units solen requerir almenys 500 empleats permanents durant quatre torns setmanals, i els reactors de fusió en requeriran més de 1,000. En canvi, només es requereix un grapat de persones per operar centrals hidroelèctriques, centrals de combustió de gas natural, aerogeneradors, centrals d'energia solar i altres fonts d'energia ", va escriure.
"Múltiples despeses recurrents inclouen la substitució de components danyats per la radiació i erosionats per plasma en la fusió de confinament magnètic i la fabricació de milions de càpsules de combustible per a cada reactor de fusió de confinament inercial anualment. I qualsevol tipus de central nuclear ha de destinar fons per al desmantellament al final de la vida útil, així com per a l'eliminació periòdica de residus radioactius".
"És inconcebible que els costos totals d'operació d'un reactor de fusió siguin inferiors als d'un reactor de fissió i, per tant, el cost de capital d'un reactor de fusió viable ha de ser proper a zero (o molt subvencionat) en llocs on només els costos d'explotació dels reactors de fissió no són competitius amb el cost de l'electricitat produïda per l'energia no nuclear i han donat lloc a l'aturada de les centrals nuclears", va dir Jassby.
"En resum, els reactors de fusió s'enfronten a problemes únics: la manca de subministrament de combustible natural (triti) i grans i irreductibles drenatges d'energia elèctrica... Aquests impediments, juntament amb la colossal inversió de capital i diversos desavantatges addicionals compartits amb els reactors de fissió, farà que els reactors de fusió siguin més exigents per construir i operar, o assolir la pràctica econòmica, que qualsevol altre tipus de generador d'energia elèctrica".
"Les dures realitats de la fusió desmenteixen les afirmacions dels seus defensors d'"energia il·limitada, neta, segura i barata". L'energia de fusió terrestre és no la font d'energia ideal exaltada pels seus impulsors", va declarar Jassby.
A principis d'aquest any, plantejant el problema de l'escassetat de combustible de triti per als reactors de fusió, Science, una publicació de l'Associació Americana per a l'Avenç de la Ciència, va publicar un article encapçalat: "FALTA DE GAS, una escassetat de combustible de triti pot deixar l'energia de fusió amb un dipòsit buit". Aquesta peça, al juny, va citar l'alt cost del "triti isòtop radioactiu rar... A 30,000 dòlars per gram, és gairebé tan preuat com un diamant, però per als investigadors de la fusió val la pena pagar el preu. Quan el triti es combina a altes temperatures amb el seu germà deuteri, els dos gasos poden cremar com el Sol".
Després hi ha la regulació dels reactors de fusió. Un article l'any passat a MIT Science Policy Review va assenyalar: "L'energia de fusió s'ha presentat durant molt de temps com una font d'energia capaç de produir grans quantitats d'energia neta... Malgrat aquesta promesa, l'energia de fusió no ha arribat a bon port després de sis dècades d'investigació i desenvolupament a causa dels reptes científics i tècnics continuats. Una inversió privada significativa en empreses emergents comercials de fusió indica un interès renovat en les perspectives de desenvolupament a curt termini de la tecnologia de fusió. El desenvolupament amb èxit de l'energia de fusió, però, requerirà un marc regulador adequat per garantir la seguretat pública i la viabilitat econòmica".
"Les regulacions basades en el risc incorporen informació de risc a partir d'anàlisis probabilístiques de seguretat per garantir que la regulació sigui adequada per al risc real d'una activitat", va dir el article. "Malgrat els avantatges d'adoptar un marc informat sobre el risc per a una indústria de fissió madura, l'ús de regulacions informades pel risc per a la concessió de llicències de tecnologia de fusió comercial de primera generació podria ser perjudicial per a l'objectiu del desplegament econòmic de la fusió a curt termini. La tecnologia de fusió comercial té una base d'experiència operativa i normativa insuficient per donar suport a l'ús ràpid i eficaç de les regulacions informades sobre el risc".
Malgrat l'animació generalitzada dels mitjans sobre l'anunci de fusió de la setmana passada, hi va haver alguns comentaris mesurats als mitjans. Arianna Skibell de Politico va escriure un peça encapçalat "Aquí teniu una comprovació de la realitat de la fusió nuclear". Va dir que "hi ha obstacles científics i d'enginyeria desalentadors per desenvolupar aquest descobriment en maquinària que pugui convertir de manera assequible una reacció de fusió en electricitat per a la xarxa. Això situa la fusió en la categoria de "potser un dia".
"Aquí hi ha alguns motius per temperar les expectatives que aquest avenç produirà un progrés ràpid per abordar l'emergència climàtica", va dir Skibell. "En primer lloc, com han advertit els científics del clima, el món no té dècades per esperar fins que la tecnologia sigui potencialment viable per reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle". Va citar Michael Mann, científic del clima de la Universitat de Pennsilvània, que va comentar: "Estaria més entusiasmat amb un anunci que els Estats Units posaran fi als subsidis als combustibles fòssils".
Henry Fountain a la seva New York Times columna en línia "Clima Forward" escriure com "el món necessita reduir dràsticament les emissions [de carboni] aviat... Així que, fins i tot si les centrals elèctriques de fusió esdevenen realitat, probablement no passaria a temps per ajudar a evitar els efectes que empitjoren a curt termini del canvi climàtic. És molt millor, diuen molts científics del clima i responsables polítics, centrar-se en les tecnologies d'energia renovable disponibles actualment com l'energia solar i eòlica per ajudar a assolir aquests objectius d'emissions".
"Llavors, si la fusió no és una solució climàtica ràpida, podria ser una solució més a llarg termini a les necessitats energètiques del món?" ell va anar. "Potser, però el cost pot ser un problema. La National Ignition Facility a Livermore, on es va dur a terme l'experiment, es va construir per 3.5 milions de dòlars".
El Laboratori Nacional Lawrence Livermore té una llarga història amb la fusió. És on, sota la direcció del físic nuclear Edward Teller, que es va convertir en el seu director, es va desenvolupar la bomba d'hidrogen. De fet, fa temps que se l'ha descrit com "el pare de la bomba d'hidrogen". La bomba d'hidrogen utilitza la fusió mentre que la bomba atòmica, en la qual Teller va treballar anteriorment al Laboratori Nacional de Los Alamos, utilitza la fissió. El desenvolupament de bombes atòmiques a Los Alamos va donar lloc a una derivació nuclear: les centrals nuclears que utilitzen la fissió.
ZNetwork es finança únicament a través de la generositat dels seus lectors.
Donar