Ce este fisiunea nucleară

Fisiunea nucleară stă la baza tuturor centralelor nucleare operaționale în prezent, dar și ale celor care au funcționat la nivel comercial în trecut. Producția energetică prin fisiune are loc în momentul în care o particulă subatomică de mici dimensiuni, numită neutron, se ciocnește de un atom de uraniu și îl separă.

Acest proces duce la eliberarea mai multor neutroni, care se ciocnesc cu alți atomi și creează o reacție în lanț. Toată această înlănțuire de evenimente produce cantități foarte mari de energie, pe care le putem folosi pentru producția de energie termică sau electrică.

Un schimbător de căldură transformă apa dintr-un reactor nuclear în abur, care este folosit pentru a acționa o turbină, iar astfel este produsă energia electrică.

Pentru a controla procesul ce are loc între neutroni și uraniu se introduc tije speciale care împiedică alimentarea reactorului cu neutroni, iar astfel, producția energetică este limitată sau oprită, la nevoie. Tijele respective sunt acționate în mod automat, iar atunci când ele cedează sau se împiedică circularea lichidului de răcire, au loc dezastre precum cel de la Cernobîl.

Fisiunea nucleară, cu toate riscurile sale, este o tehnologie de producție energetică ce s-a dovedit indispensabilă de-a lungul deceniilor, iar evoluțiile tehnologice au ajutat-o să devină mai sigură. Printre cele mai mari centrale cu fisiune din lume se numără Kashiwazaki-Kariwa din Tokyo, cu o capacitate de 7,97 gigawați și care este operațională din 1985.

Ce este fuziunea nucleară

De ce avem, deci, nevoie de o nouă tehnologie nucleară pentru producția energetică? Putem produce energie în cantități mai mari și cu un proces mai sigur și mai sustenabil, inspirat din natură, prin fuziune nucleară.

Spre deosebire de fisiunea nucleară, care presupune separarea atomilor de uraniu, fuziunea are loc prin contopirea atomilor de hidrogen, deuteriu și tritiu, iar procesul este același ca și cel care alimentează stelele din univers, cum este Soarele. Per unitate de masă, fuziunea produce de până la 4 ori mai multă energie decât fisiunea folosind unul dintre cele mai populare tipuri de uraniu, respectiv U235.

Producția de energie din fuziune este și mai sustenabilă, pentru că ea nu produce deșeuri radioactive ce trebuie procesate atent, însă problema constă în scalarea tehnologiei dincolo de laborator. Pentru a produce energie prin fuziune nucleară, este nevoie de un mediu în care să se poată produce și susține în siguranță temperaturi de 150 de milioane de grade Celsius. Singurul produs secundar care apare în urma fuziunii nucleare este heliul, un gaz inert.

Pentru a produce energie prin fuziune, este nevoie de crearea unui mediu propice reacției chimice, care are nevoie de cantități enorme de energie, dar și de crearea unui câmp magnetic într-o încăpere circulară în formă de gogoașă, care să miște atomii cu o viteză suficient de mare pentru a genera căldura respectivă.

Dacă aceste fenomene se întrerup, reacția nu mai are loc, dar nu există riscul de accident nuclear, ca la centralele cu fisiune.

Fisiune și fuziune nucleară: avantaje și dezavantaje

Fiecare dintre aceste două tehnologii vine cu avantaje și dezavantaje, care le fac mai atractive pe termen scurt sau le oferă un potențial revoluționar pe termen lung.

Tehnologia cu fisiune nucleară are ca avantaje faptul că:

  • este o tehnologie matură, pe care o folosim deja de zeci de ani pentru a produce energie. Astfel, siguranța a fost deja îmbunătățită față de centralele din trecut;
  • centralele nucleare cu fisiune pot fi operaționale pe perioade nedeterminate, timp în care produc cantități foarte mari de energie;
  • sunt mai puțin poluante comparativ cu alte forme de producție energetică la scară largă;

Dezavantajele ar fi faptul că:

  • fisiunea produce deșeuri radioactive, care au o durată mare de viață și care sunt costisitor de procesat corespunzător;
  • deși sunt mult mai sigure față de centralele de acum 40 de ani, de exemplu, există în continuare un risc ridicat pe care ni-l asumăm prin operarea centralelor cu fisiune;
  • combustibilul folosit pentru alimentarea acestor centrale, uraniu și plutoniu, sunt resurse limitate care pot naște conflicte geopolitice;

Avantajele fuziunii sunt că:

  • se bazează pe combustibil mai ușor de procurat sau care sunt disponibili în abundență, cum ar fi hidrogenul, deuteriul sau tritiul;
  • produsul secundar generat în urma procesului de producție energetică nu este la fel de radioactiv și are o durată mai mică de viață, fiind mai ușor de gestionat;
  • o întrerupere a reacțiilor de fuziune nucleară ar opri procesul de producție, dar nu ar implica o explozie nucleară, așa cum se întâmplă în cazul fisiunii;
  • putem produce o cantitate mare de energie cu un cost redus față de mediu: 60 de kilograme de combustibil pentru fuziune poate produce aceeași cantitate de energie precum 250.000 de tone de petrol;

Dezavantajele pot fii faptul că:

  • este o tehnologie care are nevoie în continuare de dezvoltare pentru a ajunge la scară comercială;
  • este nevoie de medii și de condiții foarte controlate pentru a porni procesul de producție (temperaturi și presiuni uriașe);
  • costurile de implementare ar putea fi foarte ridicate;

Fuziunea nucleară ca soluții pentru fabrici sau companii

Există mai multe companii care deja oferă mini reactoare nucleare bazate pe fuziune și care promit să ofere fabricilor, companiilor sau siturilor locale o soluție pentru alimentarea sustenabilă cu energie, iar despre o parte dintre ele am scris și noi pe Green Start-Up.

Fisiunea și fuziunea nucleară joacă un rol foarte important în viitorul de alimentare sustenabilă a planetei, fiind două tehnologii care se pot completa și care ne pot ajuta să ne satisfacem nevoia de energie în contextul popularizării tehnologiilor consumatoare de energie, cum sunt serverele sau inteligența artificială.