Moment istoric în fuziunea nucleară, atins de oamenii de ştiinţă din SUA, după 60 de ani de încercări pe mapamond

14 Decembrie 2022, 09:36
Ilie Toma
Un moment istoric în fuziunea nucleară a fost atins ieri de oamenii de ştiinţă din SUA, la Laboratorul Naţional Lawrence Livermore din California, după peste 60 de ani de încercări, realizate în mai multe locuri de pe mapamond. Pentru prima dată în istorie, ieri s-a reuşit crearea unei reacţii de fuziune nucleară care a generat mai multă energie decât a consumat, aşa cum presupuneau teoretic oamenii de ştiinţă că ar trebui să se întâmplă, dar cum nu le reuşiseră să obţină în condiţiile de pe Pământ până acum. Implicaţiile momentului istoric atins ieri vor fi uriaşe, şi pot ajunge până la etapa în care să ne permită crearea unor surse enorme de energie la nivel global, fără emisii CO2 şi efect pentru climă şi fără deşeuri radioactive.
Fuziunea nucleară din reacţia de ieri, este un proces invers faţă de procesul care e folosit în prezent la centralele nucleare, numit fisiune. În fisiunea de la centralele actuale nucleare, atomii grei sunt separaţi în particule mai mici, cu masă sumară mai mică, iar procesul generează energie. Totodată, acelaşi proces generează şi reziduuri radioactive, care rămân radioactive pentru mult timp înainte şi trebuie stocate în mod sigur şi izolat. Procesul invers, de fisiune, presupune contopirea a doi atomi uşor într-unul cu masă mai mică decât suma celor doi, diferenţa fiind degajată în energie de cantităţi uriaşe, mult mai mari decât la fuziune. Reziduurile radioactive care rezultă din reacţie au o durată de viaţă scurtă, ceea ce înseamnă că nu se formează deşeuri radioactive care trebuie stocate undeva pe termen lung.
Fuziunea nucleară, folosită şi în reacţia de ieri, e inspirată de reacţia care are lor în permanenţă pe Soare, iar primele idei despre replicarea acestei reacţii pe pământ au avut loc încă în anii 1950, de fizicieni din URSS, sub conducerea lui Andrei Saharov şi Igor Tamm, iar în 1958 se construise deja şi primul reactor nuclear toroidal de test pentru o asemenea reacţie. Tot în 1958 tehnologia a fost prezentată de sovietici la o conferinţă din Geneva, numită Atomi pentru Pace. La aceeaşi conferinţă, însă, o idee de fuziune a fost prezentată şi de oamenii de ştiinţă din SUA, care aveau şi o machetă demonstrativă, iar astfel prezentarea sovieticilor a rămas eclipsată o vreme. De atunci şi până în prezent, s-au tot produs diverse tipuri de reactoare şi experienţe de replicare cu succes a fuziunii nucleare, iar fuziunea a fost atinsă cu succes, doar că întotdeauna a existat o mare problemă — pornirea şi menţinerea reacţiei necesita mai multă energie decât rezulta din ea ulterior, iar astfel încă nu se putea vorbi de replicarea acelor reactoare la nivel industrial.
Foto: Reacţia de pe Soare, sursa de inspiraţie pentru tehnologia fuziunii nucleare

Pentru ca fuziunea nucleară să pornească, e nevoie de o temperatură uriaşă de minim 100 milioane de grade Celsius. Atingerea unei asemenea temperaturi într-un reactor e energofagă, dar şi menţinerea ei. Ultima şi cea mai impresionată reacţiune de fuziune nucleară a fost atinsă în ianuarie 2022 în China, când oamenii de ştiinţă de acolo au atins o temperatură de 150 milioane de grade Celsius, timp de 1.056 secunde, adică 17 minute şi 36 secunde, iar noi scriam atunci un articol detailat despre această tehnologie şi cât de aproape e omenirea de momentul-cheie. Câtă energie consumase experimentul chinez şi cât eliberase nu se anunţase exact, dar era clar că oricum consumase mai mult. Anterior, cel mai bun rezultat fusese să se consume 24 MWh şi să se elibereze 16 MWh.
Foto: Reactorul toroidal din China

Şi iată-ne ajunşi la ziua de ieri, când oamenii de ştiinţă din California anunţă că au reuşit atingerea acelui moment istoric când o asemenea reacţie a consumat mai puţină energie decât a livrat. Reacţia de ieri a însemnat plasarea de hidrogen într-o capsulă şi încălzirea ei la 100 milioane de grade Celsius printr-un laser ultra-puternic, cu 192 de fascicule. Laserul e atât de puternic, încât încălzeşte capsula şi o comprimă, iar sub acţiunea ei, hidrogenul din interiorul ajunge la efectul de implozie, atomii de hidrogen începând a intra în fuziune şi a elibera energie. Iar ieri s-a reuşit ca energia consumată de lasere pentru a provoca şi menţine reacţia să fie mai mică decât cea eliberată.
Totul a avut loc la o scară mică a unei capsule minuscule, iar când vorbim de laser super puternic, ne referim la numărul său de fascicule şi efectul pe care-l poate avea asupra acelei capsule minuscule. Ieri, în acea reacţie, s-au consumat 2,05 megajouli de energie şi s-au obţinut în rezultat 3,15 megajouli. Vorbind mai pe înţelesul nostru, în kWh, s-au consumat circa 0,57 kWh şi s-au obţinut în schimb 0,875 kWh. Diferenţa e mică în cifre absolute, însă ea e scalabilă şi proporţia contează mult mai mult. Dacă înainte se cheltuia 100% de energie şi se obţinea în cel mai bun caz 66-70% înapoi, ieri s-au consumat 100% şi s-au obţinut 153,5% înapoi!
Dar, ceea ce s-a întâmplat ieri necesită şi nişte clarificări, pentru a nu vedea totul în lumină roz. Procedeul folosit de oamenii de ştiinţă americani nu a fost bazat pe un reactor toroidal de scară mai mare, care ar putea susţine reacţia un timp îndelungat, cum s-a întâmplat în China, ci pe baza acelui laser ultra puternic, concentrat pe o capsulă mică. Cei 2,05 MJ de energie care au intrat în ecuaţia de ieri reprezintă energia primită de capsulă de la lasere, însă laserele propriu-zise au consumat mai multă energie pentru a genera fasciculele de lumină. De fapt, revista Science menţionează că laserele folosite ieri sunt atât de ineficiente, încât au consumat sute de megajouli de electricitate, pentru a putea transmite cei 2,05 megajouli de energie capsulei. Deci, dacă luăm întregul proces cap-coadă, atunci reacţia a fost una ineficientă şi nu a generat surplus de energie, ci, dimpotrivă, a consumat mult mai mult decât alte reacţii prin reactoare toroidale. Sigur, într-un proces industrial laserul ar putea fi mai eficient sau în locul lui sursa de energie spre capsulă ar fi putea fi alta, mai eficientă, însă acest procedeu este oricum unul intermitent, necesitând schimbarea constantă a capsulei după epuizarea atomilor din ea. La o scară industrială, ar însemna schimbarea o dată la 10 secunde, iar însăşi acest proces mecanic ar fi consumator de energie şi timp, şi ar necesita precizie.
Totuşi, chiar şi luând separat reacţia de fuziune nucleară în sine, produsă ieri în acea capsulă, ceea ce s-a produs ieri a fost, totuşi, o premieră excepţională în ştiinţă, care a demonstrat ă reacţia în sine poate genera mai multă energie decât consumă. Iar de aici încolo, oamenilor de ştiinţă le rămâne să persevereze în a găsi metoda ce poate fi scalată cel mai raţional, pentru a se putea ajunge la centrale de fuziune nucleară, care să aibă nu doar la nivel de reacţie, ci la nivelul întregii centrale o diferenţă pozitivă uriaşă a energiei rezultate.
Foto: Reactor toroidal

Iar realizarea din SUA îi poate face invidioşi pe oamenii de ştiinţă din China sau din Europa, care pun un mai mare accent pe reactoarele toroidale, însă chiar şi după succesul de ieri, o mare parte din oamenii de ştiinţă spun că reactoarele toroidale rămân a fi considerate o metodă mai plauzibilă de a ajunge diferenţă pozitivă de energie. Iar pe lângă marele reactor din China, care a produs reacţia din ianuarie 2022, altul imens e în proces de construcţie în Franţa şi ar urma să fie gata în 2030.
Şi scalarea rezultatului obţinut ieri în SUA, ar urma să mai dureze ani, mulţi ani, poate chiar câteva decenii. Dar, în rezultat, dacă am ajunge la centrale nucleare de fuziune, am reuşi să ne asigurăm energia la nivel global fără emisii de CO2, fără deşeuri şi fără riscuri de contaminări. Iar cantitatea de energie ar fi una suficientă, putând fi produsă oriunde în lume, nefiind nevoie de zăcăminte fosile. Sună aproape ca un viitor prea frumos pentru a fi adevărat. Însă, după reacţia de ieri, se pare că întrebarea nu mai e dacă vom ajunge acolo, ci când. S-ar putea să mai dureze, poate chiar alţi 60 de ani. Dar cu siguranţă e posibil.
0
4,133
COMENTARII (0)
Fiţi primul care comentează această ştire!
COMENTARIUL MEU
Trebuie să fiţi logat pentru a putea comenta
Logare | Înregistrare
Înapoi
    Logare PiataAuto.md
Login:
Parola:
Memorizeaza-ma
Ai uitat parola?
Eşti nou aici? Atunci înregistrează-te!