Quina diferència hi ha entre la fusió nuclear i la fissió?

La fusió nuclear i la fissió són tots dos processos físics naturals que alliberen energia com a resultat de la interacció entre àtoms. Aquestes energies són una magnitud superior a les de les reaccions químiques. Tot i que la fusió i la fissió són fenòmens naturals sense els quals no podria existir la vida a la Terra, és l'aplicació d'aquestes forces feta per l'home el que més sovint crida l'atenció. L'ús o el mal ús de l'energia nuclear ha arribat a definir gran part del nostre món modern, creant promesa i amenaça en igual mesura.

Què és la fissió nuclear

En poques paraules, la fissió nuclear és la divisió d'un àtom en dos o més àtoms de pes atòmic inferior. Quan la massa total dels àtoms més petits és menor que la de l'àtom original, la diferència de massa es converteix en energia. Com ens va ensenyar Einstein amb la seva famosa equació E=mc2, una petita quantitat de massa es convertirà en una gran quantitat d'energia. Això es deu a l'enorme potencial energètic que està lligat en un nucli atòmic.

oferta ipad pro

Fissió nuclear a la natura

La fissió nuclear es produeix de manera natural tot el temps. Elements pesants com l'urani i el tori pateixen contínuament una fissió lenta i espontània que genera radioactivitat i calor. Aquesta calor escalfa l'escorça i el nucli fos del planeta. El nucli giratori genera el camp magnètic que protegeix tota la vida de la radiació còsmica i solar mortal. També es creu que la calor de la desintegració radioactiva impulsa la tectònica de plaques.

Primera Física Atòmica

El 1913, el científic danès Niels Bohr va conceptualitzar l'àtom com una mena de sistema solar en miniatura, amb electrons orbitant al voltant d'un nucli en llocs determinats que va descriure com a petxines. Quan un electró es movia entre capes, la radiació s'emetia o s'absorbia. Durant les dècades de 1920 i 1930 es van fer molts experiments per explorar i perfeccionar encara més el model atòmic.

Projecte Manhattan

Amb la constatació que bombardejar el nucli d'un àtom pesat amb partícules energètiques podria iniciar una reacció en cadena, la possibilitat d'una bomba es va fer real. Els Estats Units van iniciar el Projecte Manhattan, que va culminar amb el llançament de la bomba atòmica sobre les ciutats japoneses d'Hiroshima i Nagasaki.

Ús de la fissió nuclear per generar energia

Tot i que el potencial destructiu d'una reacció de fissió era clar, hi havia aplicacions més prometedores per al futur. Com a font d'energia, l'energia nuclear era milions de vegades més densa que els combustibles convencionals. L'atenció es va centrar en el disseny de reactors de fissió a escala comercial. El primer a connectar-se va ser a Shippingport, Pennsylvania el 1957 i va poder generar 60 MWe.

Gestió de residus nuclears

L'entusiasme per l'energia nuclear va suposar la posada en servei de desenes de reactors durant les dècades següents, que van assolir un màxim de 107 reactors als Estats Units el 1990. Tot i que tenia molts avantatges, l'experiència pràctica en l'explotació d'aquestes instal·lacions també va posar de manifest problemes seriosos. Els subproductes de la fissió, especialment els residus radioactius d'alt nivell, podrien seguir sent perillosos durant molts anys. Accidents nuclears com els de Three Mile Island el 1979 i Txernòbil el 1986, van demostrar que fins i tot l'enginyeria avançada no podia mitigar tots els riscos que comporta la generació d'energia nuclear a partir de fonts de fissió.

Una possible resposta a aquest problema va ser la fusió nuclear. En teoria, la fusió podria generar quantitats d'energia encara més grans que la fissió sense crear residus perillosos.

quantes pel·lícules matricials hi ha

Què és la fusió nuclear?

La fusió nuclear és el contrari de la fissió, ja que implica la fusió de dos o més àtoms per formar un nou element més pesat. L'àtom acabat de formar contindrà una mica menys de massa que la suma dels àtoms que es van utilitzar per crear-lo. La massa que falta es converteix en energia. La producció d'energia de la fusió és diverses vegades més gran que l'aconseguida en el procés de fissió. Tot i que la fusió produeix alguns subproductes radioactius, tenen una vida extremadament curta en comparació amb la fissió.

Fusió nuclear a la natura

L'exemple natural més evident de fusió nuclear és el nostre Sol. L'enorme calor i la gravetat al centre del Sol fan que els elements d'hidrogen es fusionin en una sèrie d'interaccions complexes per formar heli, produint enormes quantitats d'energia en el procés. El sol ha estat sotmès a aquesta fusió hidrogen-heli durant uns 4.500 milions d'anys i s'espera que continuï almenys 5 mil milions més abans que es quedi sense combustible d'hidrogen.

Esforços per aconseguir la fusió nuclear

Aconseguir una reacció de fusió sostenible ha estat un camí molt més difícil que els esforços de fissió dels anys quaranta. Això es deu a una barrera fonamental que s'enfronten els enginyers, que és com superar la repulsió electrostàtica entre els àtoms i obligar-los a fusionar-se sense gastar més energia de la que s'obté. A la natura, això s'aconsegueix en un règim de temperatures extremadament elevades, de l'ordre de milions de graus. S'han gastat moltes dècades i milers de milions de dòlars arreu del món, i encara no està clar quan, si mai, una central nuclear de fusió en funcionament entrarà en funcionament.

El futur de l'energia nuclear

En una era de fonts d'energia neutres en carboni, l'energia nuclear podria tenir un paper a jugar. Els nous dissenys de reactors de fissió poden tornar a processar els residus radioactius de manera eficient i utilitzar-los per generar més energia. La fusió nuclear, però, continua sent el sant grial de la generació d'energia. Si es pot aconseguir, les nostres preocupacions energètiques s'acabaran.