A început construcţia primei centrale din lume cu fuziune nucleară, cu un reactor genial în teorie, dar încă neconfirmat în practică

Fuziunea nucleară e tehnologia care a avansat enorm şi multilateral în ultimii ani, existând deja şi experimente repetate, documentate şi confirmate, de reacţii reuşite care au produs mai multă energie decât au consumat. Doar că şi aceste reacţii au fost relativ scurte şi, deşi mai multe abordări sunt convinse că au găsit cheia ciclicităţii acestor reacţii şi controlării lor continue, deocamdată nu există un reactor confirmat într-o funcţionare practică de măcar o zi, care să fi produs constant electricitate în surplus şi să se poată spune că de aici încolo a mai rămas doar producţia de serie. E adevărat însă, că foarte multe echipe anunţă că se află doar la un ultim pas de această etapă, iar SUA, de când are o lege a fuziunii, a atras cea mai mare parte a talentelor din acest domeniu şi le susţine elaborările. Ei bine, acum tot în SUA a început şi construcţia primei centrale din lume cu fuziune nucleară, cu un reactor genial în teorie, dar încă neconfirmat în practică.

Acum un an şi jumătate mai scriam despre o altă echipă din SUA, de la TAE Technologies, care demarase construcţia reactorului Copernicus, primul din lume conceput din start cu rol de centrală de producţie a electricităţii. Acel reactor e deosebit de interesant şi prin izotopii care-i foloseşte, alegând combinaţia de hidrogen-bor. Şi acolo s-au nuanţat pentru prima dată cifre palpabile şi impresionante de randament al fuziunii nucleare, care ne fac să înţelegem de ce e atât de mare miza pentru asta — din 1 kg de hidrogen-bor se pot produce cam 93,6 GWh de electricitate, iar dacă s-au scoate 10-13 GWh pentru menţinerea reacţiei, tot ar rămâne minim 80 GWh de producţie netă. Asta e consumul României pe 12-14 ore, deci, pentru a asigura timp de o zi toată România cu electricitate, s-ar cheltui mai puţin de 2 kg de combustibil!

Foto: Noul reactor de fuziune nucleară Copernicus

Ca întotdeauna când vorbim de fuziunea nucleară, trebuie să amintim că fuziunea e total diferită faţă de procesul de fisiune nucleară, folosit de peste 6 decenii încoace de reactoarele nucleare clasice. Acolo, la fisiune, atomii grei, de materiale radioactive, sunt disipaţi, transformându-se în atomi care au în sumă masă mai mică decât cel iniţial. Dar atomii rezultaţi rămân radioactivi, şi reacţia diferenţa în căldură şi energie. Fuziunea e procesul exact invers, de fuzionare a atomilor într-unul nou, a cărui masă totală va fi mai mică decât suma celor anterior, iar diferenţa de masă e eliberată în energie. Reacţia e identică celei prin care soarele nostru, dar şi toate stelele cunoscute, îşi produc şi eliberează energia. Şi întrucât la fuziune sunt folosiţi atomi ai unor substanţe precum hidrogenul sau heliul, transformarea lor nu e însoţită de emisii radioactive la nicio etapă, iar la final rămân deşeuri radioactive.

Marea provocare e să se ajungă la starea în care atomii produc aceste coliziune, or, pentru a asta să se întâmple, e nevoie de circa 150 milioane de grade Celsius, ceea ce înseamnă că e nevoie de multă energie pentru a produce această temperatură şi a declanşa reacţia. Iar ulterior acei atomi trebuie menţinuţi în interiorul unui câmp magnetic dorit, pentru a putea folosi aceeaşi energie pentru a perpetua reacţia şi a produce mai multă energie decât cea consumată la declanşarea şi menţinerea reacţiei. Stăpâniri scurte există, după cum spuneam, şi reacţii confirmate de producţie de mai multă energie există. Dar nu pe termen lung.

Ei bine, noua centrală despre care vorbim azi e construită de start-up-u Helion şi promite să fie gata în 2028 şi să producă electricitate, doar că există o parte intrigantă şi una îngrijorătoare. Partea îngrijorătoare e că nici cei de la Helion încă nu stăpânesc complet tehnologia de producţie a electricităţii constante prin fuziune nucleară şi n-au avut experimente practice care să confirme vreo funcţionare de cel puţin o zi. Dar totuşi au demarat construcţia centralei.

Partea intrigantă, însă, e tehnologia reactorului lor, numit Polaris, care se va regăsi şi în viitoarea primă centrală din lume. Cea mai mare deosebire a acesteia e că reactorul ar trebuie să producă electricitate nu prin căldură, care să propulseze un circuit cu apă şi turbine, ci prin inducţie electromagnetică. Practic, pereţii reactorului ar acţiona ca un generator electric, în care plasma e în mişcare, iar mişcarea curenţilor magnetici induce curent în bobine. Această formulă genială exclude nevoia de schimbătoare de căldură, turbine, şi circuite complete, garantând şi un randament mai mare, spun autorii ei.

Spre deosebire de metoda din reactoarele tokamak de fuziune nucleară, a unui câmp magnetic continuu, reactorul Polaris e conceput să funcţioneze pe bază de impulsuri de 1 Hz, adică un impuls pe secundă. Aceste impulsuri sacadate ar exclude necesitatea de a lupta în permanenţă cu stăpânirea câmpurilor magnetice şi atunci reactorul s-ar apropia mai repede de versiunea de serie.

Un alt element distinctiv e că reactorul nu foloseşte tritiu şi deuteriu-3, ci deuteriu şi heliu-3, ultimul fiind aproape inexistent în natură, dar fizicienii spun că-l vor produce în interiorul reactorului pentru un scurt moment înainte de reacţia principală.

Un reactor Polaris ar trebui să producă o putere de circa 50 MW, deci foarte puţin în comparaţie cu potenţialul energetic, însă această putere e cea contractată de Microsoft pentru anul 2028 pentru noua centrală, în timp în 2030 tehnologia ar urma să evolueze la 500 MW putere per reactor.

Totuşi, cei de la Helion n-au demonstrat în practică deocamdată aceste cifre, şi nici măcar o producţie net pozitivă de electricitate. Prin urmare, există pe aici o senzaţie de plasare a căruţei înaintea calului, dar fizicienii autori vor să ne convingă că e nevoie de această construcţie pentru a se demonstra totul în practică.

Aşadar, lucrările la prima centrală de fuziune nucleară din lume, numită Orion, au început şi ea e localizată în regiunea Chelan din Washington. Iar autorii acestei tehnologii, promit că în anul 2028 vom vedea deja electricitate produsă prin fuziune în noua centrală, care va fi livrată în reţea.