1. Els tipus de confinament nuclear
Qui ho diu que la fusió sigui fàcil?
2. --------------- Què entenem per confinament? ----------------
----------------- Quins problemes presenta? --------------------
------------- Principis generals del confinament ---------------
------------------ Confinament en un reactor --------------------
------------------- Els tipus de confinament ----------------------
------------------- El confinament magnètic ----------------------
--------------------- El confinament inercial -----------------------
----------------- El confinament electrostàtic --------------------
--------------- Diferències entre confinaments ------------------
--------------------- Opinions dels experts -------------------------
------------------------------- L’ITER ------------------------------------
------------------ Actualitat dels confinaments -------------------
----------------------------- Bibliografia -------------------------------
3. Què entenem per confinament?
Entenem per confinar recloure dins d’uns límits, tancar algú o
alguna cosa en un espai limitat
En la fusió nuclear, al parlar de confinament ens referim al mètode
d’aïllar i emmagatzemar el plasma dins de la cambra de buit per
poder iniciar la fusió.
4. Quins problemes presenta?
El confinament del plasma a dins del reactor és un dels reptes més
difícils als que s’enfronten els científics.
El tractament del plasma porta
diferents dificultats:
Cal recordar que el plasma es
troba a milers de graus de
temperatura i un contacte amb
les parets provocaria un
refredament d’aquest i un
possible deteriorament de la
cambra de buit que el conté
5. Un altre problema del plasma és aconseguir que assoleixi la
temperatura de fusió de forma eficaç i controlada, perdent el
mínim d’energia possible.
Per evitar el contacte amb les parets cal utilitzar mètodes
complexos que poden involucrar la utilització de
superconductors a temperatures molt baixes.
6. Principis generals del confinament
Hi ha unes condicions que s’han de donar per recloure el
plasma de forma segura dins el reactor.
Primer cal que hi hagi un equilibri entre les forces que actuen
sobre el plasma perquè es mantingui estable.
7. És necessari que el sistema sigui estable i que petites desviacions en el
plasma tornin al seu estat original sense risc destruir tot el conjunt.
8. La pèrdua de partícules i calor
ha de ser petita per no perdre
energia o deteriorar el sistema.
9. Confinament en un reactor
Per fer una idea de la dificultat de la tasca, a sota podem veure un
esquema del confinament comú d’un reactor nuclear.
Es pot analitzar que l’aparell no és per res simple i que hi ha
diferents barreres especials que són necessàries per poder realitzar
el confinament del plasma.
10. Els tipus de confinament
Actualment, hi ha tres mètodes per confinar el plasma dins
d’un reactor de fusió, aquests són el magnètic, l’inercial i
l’electrostàtic.
11. El confinament magnètic
El confinament magnètic pretén aconseguir la fusió d’àtoms
utilitzant camps magnètics creats per superconductors.
Les forces creades aïllarien el
plasma a l’interior de la
cambra de buit propiciant
l’escalfament que es fa
mitjançant la utilització de
solenoides d’alta intensitat.
12. El confinament inercial
El confinament inercial consisteix a aconseguir les condicions
necessàries perquè es produeixi la fusió nuclear, fent que els
nuclis es fusionin tan ràpidament que no tinguin temps per
moure’s.
Els dos enfocaments d’aquest
confinament han estat la
fusió per làser i la fusió per
feix d’ions.
D’ambdues formes
l’escalfament es produeix en
el mínim tems possible
dirigint feixos de partícules
carregades directament cap al
plasma.
Recentment s’ha descobert que els mateixos feixos de partícules
serveixen per evitar que el plasma contacti les parets de la
cambra.
13. El confinament electrostàtic
Encara que no és el mètode més comú, hi ha aparells que
l’utilitzen.
Aquest mètode escalfa i confina ions mitjançant camps electrostàtics.
L’aparell més conegut és el Fusor, on ions volen cap a les càrregues
negatives i són escalfats per camps elèctrics.
El problema amb aquest mètode és que gran part de l’energia es perd
en forma de radiació lumínica.
14. Diferències entre confinaments
Els dos confinaments més estesos són el magnètic i l’inercial
ja que l’electrostàtic comporta un pèrdua d’energia elevada
que no interessa.
Confinament magnètic Confinament inercial
Per escalfar el plasma utilitza
solenoides que provoquen
camps magnètics que triguen
un cert temps en provocar la
fusió.
El plasma es controla
mitjançant camps magnètics
amb superconductors.
Per escalfar el plasma
condueix un feix de partícules
que aconsegueix la fusió en
qüestió de segons.
El mateix feix d’ions serveix
per controlar el plasma.
15. Més diferències
Confinament magnètic Confinament inercial
Llarg temps d’experimentació,
des dels anys 40 ja
s’utilitzaven camps magnètics.
Opera de manera contínua des
de l’inici del procés.
Depèn de camps magnètics,
sistemes de refrigeració...
Menor temps de recerca , inici
de les investigacions als anys
70.
Opera mitjançant polsos.
Depèn només de l’energia
elèctrica.
16. Opinions dels experts
Daniel Clery, reporter i graduat en física teòrica, creu que cal
ser optimistes amb la fusió i l’ampli potencial d’aquesta.
D.Rosen, del laboratori nacional de Lawrence Livermore a
California assegura en un article que la fusió inertial pot
significar una font fiable i prometedora pel futur ja que la
baixa pèrdua d’energia que provoca és tot un avenç.
De forma general, l’opinió
científica és que la fusió té un
futur indubtable però llunyà i
per això cal seguir treballant en
busca de mètodes que ajudin a
apropar-la una mica més.
17. L’ITER
L’ITER, el projecte de fusió nuclear a més gran escala fins al
moment, és un exemple de confinament magnètic.
L’aparell utilitza un sistema d’escalfament per inducció i
controla el plasma per l’ús de camps magnètics.
18. Actualitat dels confinaments
El confinament magnètic, a part de a l’ITER, també és utilitzat
en altres aparells coneguts com el tokamak superconductor
de Korea anomenat KSTAR.
Aquest sistema és, actualment, el més estès arreu del món.
Últimament s’ha descobert que el material més eficient
per revestir els panells que mantenen la cambra de buit
neta d’un reactor és la closca del coco. Degut a aquest
fet 2002 cocos van ser importats d’Indonesia cap a
l’ITER.
