O echipă de fizicieni din Marea Britanie a atins un nou record de producţie de energie prin fuziune nucleară, cu cifre fascinante

Această săptămână e una intensă în ştiri despre progrese în domeniul fuziunii nucleare. Dacă marţi scriam despre demararea construcţiei reactorului Copernicus de către cei de la TAE Technologies, reactor care e proiectat să aibă rol de centrală electrică, iar ieri scriam despre un grup de fizicieni de la universitatea Rochester din SUA, care au inventat un soi de „bujii” de declanşare a reacţiei de fuziune cu mult mai puţină energie, atunci azi vorbim despre un record de producţie a energiei, obţinut de o echipă de fizicieni din Marea Britanie, la Joint European Torus, sau JET.

Foto: Imagine reală din procesul de fuziune nucleară în reacţia recentă britanică

Aceeaşi echipă are o istorie lungă de cercetări în domeniu fuziunii, dar şi experimente şi chiar un record similar anterior, obţinut în 2021. Reacţia de fuziune pe care au creat-o acum a folosit doi izotopi de hidrogen drept combustibil — deuteriu şi tritiul — exact ca şi în cazul despre care vorbeam ieri cu universitatea Rochester sau în cazul experimentelor făcute de laboratorul Lawrence Livermore din USA, cel care reuşise anterior să fie primul care documentase o producţie mai mare de energie în fuziune, decât cea consumată.

Aşadar, reacţiei echipei britanice despre care vorbim azi a fost realizată la 150 milioane grade Celsius, o temperatură specifică fuziunii nucleare, şi care explică de ce mult timp a fost foarte dificil să se obţină mai multă energie decât se consuma pentru provocarea acestei reacţii. Decenii la rând oamenii de ştiinţă cunoşteau principiile reacţiei, au şi atins reacţie pe perioade foarte scurte, dar erau convinşi doar teoretic că producţia de energie rezultată poate fi mai mare decât consumul pentru menţinerea reacţiei, nu şi practic.

Ei bine, acum trăim într-o epocă în care acest lucru a fost deja atins şi documentat în repetate rânduri, iar provocarea e ca reacţiile să poată fi controlate pe termen lung, fizicienii din întreaga lume fiind convinşi că au doar câţiva mic paşi de făcut până se obţine asta. Şi reacţia record de fuziune nucleară a britanicilor, despre care vorbim azi, a durat doar 5 secunde, însă cifrele rezultate sunt absolut fascinante şi ne arată în parametri mult mai exacţi ce ar putea aduce omenirii viitoarele reactoare de fuziune nucleară.

Astfel, în cele 5 secunde de reacţie de fuziune nucleară s-au consumat 0,21 miligrame de combustibil, ceea ce echivalează cu 0,00000021 kg de acest combustibil format din cei izotopi ai hidrogenului. În cele 5 secunde, însă, reacţia a produs 69 MJ de energie, ceea ce, transformat în kWh de energie, echivalează cu 19,17 kWh. Aparent, nu sună foarte mult, însă e vorba de doar 5 secunde, iar asta înseamnă că dacă facem un calcul raportat la o oră întreagă, pentru a afla puterea obţinută, ajungem la 230 kWh produşi per minut sau 13,8 MWh produşi într-o oră, ceea ce rezultă într-o putere de 13,8 MW.

Desigur, pentru a produce 13,8 MWh pe durata unei ore, ar fi nevoie să înmulţim şi cei 0,21 mg de combustibil, sau 0,00000021 kg, 720 de secvenţe a câte 5 secunde, cât are o oră. În rezultat, obţinem o cantitate de combustibil necesară de 0,0001512 kg. Ca să raportăm la scara unei ţări, România consumă anual cam 52 TWh de energie, iar Republica Moldova — cam 4,2 TWh. În cazul României, 52 TWh înseamnă 52.000.000 MWh, iar raportat la cantitatea de combustibil necesară pentru 13,8 MWh, ajungem la concluzia că într-un an, pentru scara României, s-ar consuma 569,74 kg de combustibil, sau mai puţin de 2 kg pe zi. În cazul Republicii Moldova, 4,2 TWh înseamnă 4.200.000 MWh, şi calculul de combustibil rezultă în 46 kg de combustibil necesar pentru un an!

Sunt cifre care ar trebuie să mai aibă circa 10% în pus la cantitatea de combustibil necesar pentru automenţinerea reacţiei şi probabil vreo 30-40% în plus pierderi la transformarea în electricitate, în funcţie de metoda exactă aleasă. Deci chiar şi cu 50% în plus, rezerve, am avea 855 kg de combustibil pentru a produce toată electricitatea anuală necesară României pe parcursul unui an, sau circa 2,35 kg pe zi, şi 69 kg de combustibil pentru toată electricitatea necesară Moldovei timp de un an, sau circa 190 grame pe zi!

Cifrele, apropo, sunt foarte apropiate de datele menţionat şi în articolul cu reactorul TAE Technologies, calculate şi deduse de noi atunci, dar în acest caz sunt un pic mai bune, ceea ce denotă o îmbunătăţire de randament şi justifică recordul. Şi e curios că acum recordul a fost obţinut cu un reactor tokamak, în timp ce TAE e un reactor ce funcţionează pe principiu magnetic, dar de o construcţie parţial cilindrică. Asta înseamnă că în esenţă, construcţiile reactoarelor pot fi uşor diferite, dar eficienţa reacţiei de fuziune nucleare fi apropiată.

Foto: Construcţia reactorului JET din Marea Britanie

Iar de aici vine şi atractivitatea imensă a tehnologiei de fuziune nucleară. Spre deosebire de fisiunea folosită în prezent la reactoarele nucleare, cu material radioactiv rezultat, în urma fuziunii deuteriului şi tritiului rezultă heliul, care e total inofensiv, fără radioactivitate şi fără necesitatea de a stoca deşeuri. Iar asta înseamnă că în curând am putea ajunge în sfârşit la etapa în care o ţară ca România să-şi poată produce toată electricitatea cu nici 3 kg de combustibil de izotopi de hidrogen pe zi, iar o ţară mai mică, precum Moldova, să poată face acelaşi lucru cu nici 200 de grame de asemenea combustibil derivat din hidrogen!