O echipă de fizicieni din SUA a creat bujia care poate declanşa reacţia de fuziune nucleară printr-o nouă metodă

O veste care a uimit comunitatea de ştiinţă a venit de la o echipă de fizicieni din SUA, care anunţă că au creat bujia care poate declanşa reacţia de fuziune nucleară printr-o nouă metodă, mult mai eficientă energetic şi mai controlabilă decât metodele folosite până acum, cu reactoare tokamak, sau cu sute de fascicule laser concentrate într-un singur punct. Descoperirea pare să deschidă, astfel o perspectivă absolut nouă a modurilor în care poate fi atinsă reacţia de fuziune nucleară şi obţinere a tuturor beneficiilor uriaşe din energia imensă obţinută.

__I_Foto: Reprezentarea grafică a fuziunii nucleare, declanşate cu bujii

În multe articole anterioare am explicat diferenţa majoră dintre reacţiile de fisiune nucleară, folosite în prezent la centralele nucleare, care au şi efect de radioactivitate, şi cea de fuziune nucleară, care e o reacţie cu proces invers, similară celei de pe soare şi care nu generează radioactivitate. Mai mult ca atât, într-un articol de acum două zile, în care vorbeam despre demararea construcţiei primului reactor de fuziune nucleară, conceput să aibă rol de centrală electrică, am explicat şi parametrii tehnici de consum propriu de energie a reactorului, cifre de putere livrată şi chiar câte electricitate se poate obţine dintr-un kilogram de hidrogen, or, hidrogenul curat, sau în combinaţie cu izotopi ori ale substanţe precum borul, e folosit de obicei drept combustibil pentru reacţia de fuziune nucleară.

Foto: Construcţia reactorului TAE Technologies, proiectat să aibă rol de centrală de producţie a electricităţii

Ei bine, revenind la subiectul articolului de azi, marea veste a fost anunţată de o echipă de fizicieni de la laboratorul de energii ale laserului, al universităţii Rochester din SUA şi vine să intensifice şi mai mult adevărata cursă frumoasă pe care o au oamenii de ştiinţă în prezent în definitivarea proceselor de stabilizare a procesului de fuziune nucleară şi trecere a ei la o etapă de serie cu reactoare produse industrial la scară mare.

Foto: Fiziceini în laboratorul universităţii Rochester, poză simbol

Aşadar, fizicienii de la universitatea Rochester au anunţat că au folosit un soi de bujii pentru a declanşa în mod controlat reacţia de fuziune nucleară, în interiorul unei capsule. Dar, de fapt, bujiile menţionate sunt tot nişte generatoare de fascicule laser, în esenţă, ceea ce ne duce cu gândul inevitabil la metoda cu multiple fascicule de laser concentrate spre un punct, care a determinat acum un an primul experiment documentat prin care fuziunea nucleară a produs mai multă energie decât a consumat, totul întâmplându-se la laboratorul Lawrence Livermore din SUA. Fizicienii de la universitatea Rochester ne amintesc că şi ei eu fost printre cei care au contribuit la acel rezultat şi ne explică şi prin ce e diferită noua lor metodă de acum.

Foto: Laboratul Lawrence Livermore

Astfel, prin metoda de la Lawrence Livermore, fasciculele erau proiectate din nouă extremităţi ale unui cilindru spre o capsulă din centru. Acele raze laser erau efectiv convertite în raze X când pătrundeau în capsulă, în punctul concentrat, iar acolo deja razele X provocau implozia şi generarea plasmei, cu reacţia de fuziune nucleară. O metodă indirectă, deci.

Foto: Metoda experimentului de la Lawrence Livermore

Noua metodă, însă, presupune ca mai multe bujii să-şi proiectele undele laser direct spre o capsulă centrală apropiată spaţial, iar astfel razele laser sunt cele care provoacă direct implozia şi declanşarea reacţiei de fuziune, într-un proces ce seamănă cumva vizual cu combustia iniţiată de o bujie în cilindrul unui motor cu ardere internă. Doar că aici capsula nu împinge vreun piston, ci ajunge la crearea plasmei şi a reacţiei de fuziune nucleară declanşată, care se presupune că ajunge rapid să-şi poată acoperi consumul de energie şi să producă energie în plus.

Partea cea mai importantă din această reacţie realizată acum nu reprezintă neapărat poziţionare laserelor sau denumirea de bujie, ci eficienţa energetică remarcabilă, obţinută pentru declanşarea acestei reacţii, datorită bujiilor. Dacă renumitul experiment de la Lawrence Livermore a avut nevoie de 2 MJ, adică 2 milioane de jouli sau echivalentul a 0,555 kWh de energie, pentru a declanşa reacţia, atunci experimentul de acum cu bujii al fizicienilor de la universitatea Rochester a avut nevoie de doar 28.000 kJ, sau 28 mii jouli, ceea ce echivalează cu doar 0,0078 kWh sau 7,78 Wh! Deci, pentru reacţia de acum a fost nevoie de circa 71,5 ori mai puţină energie decât reacţia renumită a celor de la Lawrence Livermore!

Experimentul de la universitatea Rochester n-a permis păstrarea de lungă durată a reacţie de fuziune, întrucât e nevoie de o construcţie mai complexă, care să reziste la cele 150 milioane de grade Celsius. Dar cel mai important e că fizicienii anunţă că şi experimentul lor scurt a demonstrat producţie de mai multă energie decât s-a consumat. Nu se anunţă deocamdată o cifră exactă e energiei rezultate, probabil din cauza duratei scurte a experimentului, scopul căruia era să se atingă depăşirea energiei consumate. Dar întrucât pentru declanşarea reacţiei a fost nevoie de atât de puţină energie, chiar şi în comparaţiile cu experimentele anterioare, asta ar putea însemna un pas imens în randamentul acestei tehnologii, astfel încât raportul dintre energie consumată şi cea generată să dea o cifră mult mai favorabilă pentru energia netă produsă, dar şi o eventuală simplitate mai mare a construcţiei şi o declanşare rapidă şi controlată cu precizie.

Dar, mai există o mică nuanţă în acest experiment. Spre deosebire de reactorul de acum două zile, care folosea hidrogen şi bor drept combustibil, aici nu s-a folosit hidrogen pur, ci doi izotopi ai acestuia — deuteriul şi tritiul, la fel ca şi în reacţia de la Lawrence Livermore de acum un an. Deci reacţia despre care vorbim azi e direct comparabilă cu cea de la Lawrence Livermore, doar că trebuie să amintim că tritiul e un izotop radioactiv al hidrogenului şi e produs, de obicei, ca un efect auxiliar în reactoarele actuale de fisiune nucleară. Deci un reactor de fuziune nucleară cu bujii sau cu lasere ar avea totuşi un material radioactiv drept combustibil de intrare. Partea bună e că în urma fisiunii deuteriul şi tritiul creează heliul, care nu mai e radioactiv şi e un material destul de necesar diverselor utilizări. Această mică nuanţă ne face, însă, să înţelegem un pic mai bine tabloul în raport cu reactorul menţionat acum două zile, proiectat să devină centrală nucleară, care nu are materiale radioactive nici la intrare, nici la ieşire, şi care dă acelei tehnologii nişte perspective şi mai interesante pe acest fundal.