Primul reactor tokamak din lume, construit de studenţi, care replică un soare artificial, va fi creat la o universitate din Australia

Acum un an şi jumătate, publicam un articol în care anunţam că oamenii de ştiinţă din China reuşiseră atunci să asigure funcţionarea unui soare artificial timp de 17 minute, în căutarea noilor surse de energie. Ceea ce e numit de obicei efectul de soare artificial reprezintă, de fapt, un reactor de fuziune nucleară, numit şi reactor tokamak, acesta fiind un proces oarecum invers de creare a energiei faţă de procesul obişnuit din reactoarele de la centralele nucleare, numit fisiune. Procesul de fuziune nucleară e studiat şi experimentat de mai mult de jumătate de secol, dar încă nu e suficient de avansat descoperit, pentru a putea vorbi de reactoare stabile la scară mare, motiv din care şi cele 17 minute de funcţionare stabilă din China au bătut un record mondial. Ei bine, acum un reactor tokamak mai mic urmează a fi construit de către studenţii de la Universitatea UNSW din Sydney, Australia.

E pentru prima dată în istorie când un reactor, cu o tehnologie atât de sofisticată şi încă nedescoperită până la urmă, va fi construit de la zero de către studenţi. Reactorul tokamak va fi conceput, construit şi operat în totalitate prin forţele studenţilor şi ale universităţii! Dar, bineînţeles, echipa de studenţi va fi ghidată de un expert în inginerie nucleară, în acest caz fiind vorba de Dr. Patrick Burr, care spune că speră ca reactorul intenţionat să ajungă la o stare definitivată şi funcţionată în maxim 2-3 ani.

Foto: Dr. Patrick Burr

În esenţă, tehnologia unui reactor tokamak presupune crearea unei reacţii de fuziune termonucleară, unde nucleele atomice sunt încălzite până la 150-300 milioane grade Celsius, apoi sunt lovite unele de altele cu forţă substanţială, eliberând în rezultat mai multă energie decât a fost nevoie pentru asigurarea reacţiei.

Practic, în reactoarele de la centralele nucleare actuale atomii grei sunt loviţi cu forţă, dezintegrându-se în mai multe nuclee mici, suma maselor cărora e mai mică decât masa nucleului iniţial, diferenţa fiind eliberată sub formă de radiaţii şi energie termică. În procesul oarecum invers al de fuziunii, doi atomi mai mici sunt loviţi pentru a forma un nucleu mai mare, iar mai uşor decât suma celor două anterioare, diferenţa fiind eliberată sub formă de căldură şi lumină, iar partea cea mai atractivă este că în urma acestui proces lipsesc eliberările de radiaţii — deci nu se creează radiaţii sau deşeuri radioactive în rezultat. Iar cantitatea de energie rezultată în final ar trebui să fie mai mare chiar decât la fisiune, dacă reuşim să menţinem reacţia stabilă.

Dacă omenirea ar reuşi să descopere complet această tehnologie şi ar reuşi crearea reactoarelor la scară mare, ele ar da un randament de câteva ori mai mare decât cele nucleare actuale, fără riscul radioactiv asociat, şi fără îngropări de deşeuri. Dar, deocamdată încercările şi reuşitele sunt relativ modeste, suficient cât să demonstreze că teoria e relativ corectă, dar mai punând dificultăţi de a menţine reacţia mai mult timp, recordul aparţinând chinezilor, cu cele 17 minute. Primele experimente nici măcar n-au reuşit să scoată mai multă energie în rezultat, decât s-a consumat pentru punerea lor în funcţiune, din cauza temperaturilor mari necesare pentru producţia reacţiei. Iar aceste temperaturi se asigură prin crearea de câmpuri magnetic e uriaşe, în interiorul reactorului de formă toroidală, la ideea născută în anii 1950 şi prezentată în 1958 la Geneva la conferinţa Atomi pentru Pace de către academicianul Andrei Saharov din URSS-ul de atunci. Tot în 1958 a fost construit şi primul reactor toroidal, botezat tokamak de către echipa lui Saharov ca o abreviere din primele una sau două litere de la cuvintele unei expresii lungi ce-l descria. De atunci şi până azi, oamenii de ştiinţă din toate ţările puternice în studii nucleare îl cercetează şi fac mici progrese în cunoaşterea şi stăpânirea acestei tehnologii.

Pentru că întreg procesul e identic cu cel produs pe soare, avem dovada clară că reacţia poate fi continuă şi relativ stabilă, de aici venind şi porecla de soare artificial al acestor reactoare. Şi mai e şi tentaţia că dacă omenirea ar reuşi să facă marea descoperire care să-i permită asimilarea completă a tehnologiei Tokamak, am avea în sfârşit o sursă enormă de energie constantă, fără intermitenţe, la parametri uriaşi, şi fără riscuri radioactive. E ca şi cum omenirea ar descoperi aproape un perpetuum mobile în domeniul energie, într-o sursă atât de uriaşă şi de nesecat, încât am avea cu toţii energie din belşug, fără nevoia de mai excava ceva din pământ sau de a mai emite CO2 arzând hidrocarburi.

Toate astea fiind spuse, e clar că până şi cele mai experimentate echipe de oameni de ştiinţă din lume au încă de explorat şi descoperit în acest domeniu, iar pe acest fundal iniţiativa universităţii din Sydney pare o aventură aproape naivă. Însă nu e chiar aşa. În primul rând, reactorul lor va fi mult mai mic decât cele construite la scară mai mare până acum, având doar 1 metru pe cele 3 dimensiuni. În al doilea rând, nu există riscuri radioactive, chiar dacă totul merge prost. În al treilea rând, adeseori un grup nou de oameni de ştiinţă, care nu e împovărat de bagajul experienţei anterioare, poate avea o viziune şi o perspectivă diferită, neîncercată anterior, făcând astfel o mare descoperire.

Şi în ultimul rând, reactorul tokamak va fi construit funcţional, şi va încălzi atomii la temperatura dorită, dar nu va lansa reacţia de fuziune, tocmai pentru a nu intra într-o zonă de riscuri prea mare. Ceea ce speră conducătorul ştiinţific Patrick Burr, studenţii săi şi universitatea din Sydney, e că în calea lor, pe care o au de parcurs în construcţia acestui reactor, studenţii vor veni cu idei şi observaţii absolut noi şi proaspete, care ar putea deschide perspective noi. Şi dacă nu o vor face, în cel mai rău caz, acest proiect grandios universitar va genera o mână de noi oameni de ştiinţă excepţionali de talentaţi şi experimentaţi, care vor aduce beneficii ştiinţei la nivel mondial în cariera lor ulterioară.