Cel mai mare şi mai performant reactor tokamak din lume a început a opera în Japonia, pregătind oamenii de ştiinţă de implementarea pe larg a fuziunii nucleare

Acum o lună publicam un articol în care anunţam că un reactor nou de fuziune nucleară, cel mai mare şi mai performant din lume, fusese pornit pentru prima dată în Japonia. Ei bine, după o lună de teste şi pregătiri, acum acest reactor tokamak imens, de înălţimea unei clădiri cu 6 etaje, a început a opera în regim normal, pregătind oameni de ştiinţă pentru implementarea pe larg a fuziunii nucleare.

Ca întotdeauna în cazurile când tratăm subiectul energiei prin fuziune nucleară, trebuie să facem specificaţia importantă că fuziunea nucleară este total diferită faţă fisiunea nucleară, folosită în prezent la centralele nucleare obişnuite, care funcţionează de circa 70 de ani încoace. Fisiunea folosită în acele reactoare obişnuite presupune că atomii grei sunt diseminaţi în alţii mai mici, iar diferenţa e emanată în căldură şi radiaţii. La fuziunea nucleară doi atomi fuzionează, masa atomului nou fiind mai mică decât suma celor două iniţiale, iar diferenţă fiind eliberată în energie şi căldură, fără radiaţii. Deci tehnologia de fuziune nucleară nu produce radiaţii periculoase, iar procesul de fuzionare poate fi oprit uşor, spre deosebire de reacţia de fisiune nucleară. Şi totuşi, deşi ideea fuziunii nucleare e cunoscută de la sfârşitul anilor 50 ai secolului trecut, până acum au existat mari provocări în a putea menţine reacţia de fuziune stabilă, generând totodată mai multă electricitate decât e nevoie să se consume. Şi asta pentru că reacţia de fuziune, similară celei care are loc pe soarele nostru şi pe orice altă stea, are nevoie de minim 150 milioane de grade Celsius pentru a se declanşa, iar o asemenea temperatură necesită multă energie pentru a fi asigurată pe pământ, iar pe lângă asta menţinerea reacţiei într-un mediu izolat şi sigur e o altă provocare.

Foto: Noul reactor JT-60SA din Japonia

Însă în ultimii ani au existat evoluţii majore în acest domeniu, iar fizicienii de peste tot de pe mapamond sunt aproape unanim de acord că suntem la o distanţă minimă de a putea stăpâni această tehnologie şi de a putea face uz de ea la nivel industrial mare. Miza e enormă, teoretic un reactor stabil relativ compact poate genera cu uşurinţă un surplus de electricitate din reacţia sa, cât să asigure o întreagă ţară medie, cu tot consumul necesar, ba chiar şi o ţară mai mare în unele cazuri. Câteva asemenea reactoare pot schimba radical sursele de energie a unui întreg continent şi eventual a întregii planete. Am avea cu toţi acces la resurse teoretic nesfârşite de energie, cu zero emisii CO2 şi zero deşeuri radioactive.

Foto: Construcţia reactorului din Japonia

În 2022 cercetătorii chinezi au reuşit să creeze o reacţie de fuziune nucleară ce a durat un timp record de 17 minute şi 36 secunde, însă nu au publicat date dacă a fost generată mai multă energie decât s-a consumat, ceea ce înseamnă că, cel mai probabil, nu a fost cazul. Acum două luni scriam despre o descoperire a unor fizicieni din SUA, care vor să menţină reacţiile de fuziune în control în mod natural prin unde Alfven. Iar între timp, fizicienii de la Lawrence Livermore din California, SUA, au reuşit să obţină în mod oficial o reacţie de fuziune nucleară care a produs mai multă energie decât s-a consumat, fapt documentat complet şi demonstrat, care a dus şi la apariţia unui întreg pachet legislativ nou în SUA, care să stimuleze dezvoltarea energiei de fuziune nucleară. Doar că fizicienii americani nu au folosit un reactor toroidal tokamak pentru asta, ci un cilindru cu lasere la ambele capete, care au reuşit să-şi concentreze fasciculele în mijlocul cilindrului, unde au determinat căldura necesară fuziunii nucleare.

Reactorul de dimensiuni mici, folosit în SUA de către cei de la Lawrence Livermore

Între timp scriam şi că în Franţa e construit cel mai mare reactor de fuziune nucleară cu efort internaţional, ITER, care trebuie să dea şansa a nenumărate experimente, astfel încât oamenii de ştiinţă să poată definitiva tehnologia până în cel mai mic detaliu. Până la finalizarea acelei construcţii, însă, reactorul din Japonia, despre care vorbim azi, numit JT-60SA e cel care e cel mai mare reactor tokamak şi totodată cel mai avansat. A fost construit timp de 15 ani şi rolul lui este de a pregăti oamenii de ştiinţă de adoptarea completă a acestei tehnologii.

Foto: Lucrările de construcţie la reactorul din Japonia

Practic, dacă anterior asemenea reactoare experimentale erau pornite o dată în an sau mai rar pentru câteva secunde, ca un experiment major, noul reactor din Japonia va funcţiona într-o mulţime de reprize repetitive, iniţial a câte 100 secunde. Şi întrucât oamenii de ştiinţă vor avea ocazia să-l urmărească constant, îndeaproape, în sute sau mii de cicluri, vor putea înţelege mult mai repede şi mai bine unde e nevoie de acţionat pentru ca şi reacţia din reactoarele tokamak să poată fi stabilizată până la perfecţiune, dar şi adusă la un randament de producţie netă a energiei apropiat de cel teoretic aşteptat.

Foto: Viziune din interiorul reactorului JT-60SA din Japonia

Reactorul se află în Japonia, însă a fost construit de Japonia în colaborare cu Uniunea Europeană. Iar de beneficiile lui vor face uz ambele părţi, dar şi întreaga omenire eventual. Reactorul japonez toroidal foloseşte câmpul magnetic pentru a menţine reacţia de fuziune stabilă şi e prevăzut cu multiple variaţii de ajustare a acestui câmp, tocmai pentru ca fizicienii să poată face ajustările necesare pentru obţinerea reacţiei stabile de lungă durată. Şi, apropo, temperatura plasmei va ajunge la 200 milioane de grade Celsius în acest reactor, fapt care ar trebui să facă reacţia şi mai eficientă în comparaţie cu minimul de 150 milioane, necesar derulării ei. Atomii pe care îi va fuziona sunt de hidrogen, deci va fi nevoie de cantităţi relativ mici de hidrogen pur drept combustibil. Acest hidrogen poate fi generat iniţial prin energie solară sau eoliană, cu zero CO2, dar ulterior, după ce aceste reactoare vor produce net mai multă energie decât cea consumată, hidrogenul va putea fi generat din electricitatea produsă de ele.

Foto: Construcţia reactorului JT-60SA din Japonia

Mulţi ar putea spune aici că legea conservării substanţelor face imposibilă ideea de a consuma mai puţin decât de a produce, dar acelaşi lucru se întâmplă şi la fisiunea nucleară şi secretul e în dezlănţuirea energiei imense înmagazinate la nivel de atom. Deci acea energie nu apare de nicăieri, ci din diferenţele maselor acelor atomi de la fisiune sau fuziune.

Foto: Reactorul din Japonia, în procesul construcţiei

Atât Japonia, cât şi Uniunea Europeană, au mari aşteptări faţă de acest tip de energie, iar despre SUA am spus mai sus că s-au făcut şi legi care să favorizeze şi sunt zeci de echipe care pregătesc asemenea reactoare în faze avansate. Miza e uriaşă, pentru că vorbim de surse imense, de nesecat, de energie cu zero emisii, regenerabilă la modul practic, care ar fi produsă în orice intensităţi ne-am dori, fără a depinde de intermitenţe. Odată ce aceste reactoare pot fi oprite uşor, înseamnă că la o etapă avansată, când le vom controla desăvârşit, putem porni gradual noi reactoare în orele de consum maxim şi opri din ele în orele de consum minim, având nevoie de mai puţine centrale de stocare prin baterii.

La noul reactor din Japonia, odată cu trecerea în operare în regim normal, muncesc 500 de oameni de ştiinţă. Pe lângă asta, aici a fost acum inaugurată şi o şcoală avansată de pregătire a fizicienilor în domeniul tehnologiei fuziunii nucleare, întrucât în viitorul apropiat va fi nevoie de foarte mulţi asemenea specialişti peste tot în lume! Deci, e foarte probabil că pe urmă ne vom aminti de aceste momente ca de unele istorice, exact înainte de momentul în care lumea se va schimba substanţial în materie de resurse energetice şi de disponibilitatea lor.

Foto: Arcurile magnetice ale reactorarelor, în comparaţie. ITER e reactorul încă aflat în construcţie în Franţa.