O echipă de fizicieni din Coreea de Sud a găsit soluţia pentru controlul plasmei în reactoarele de fuziune nucleară, una din ultimele necunoscute în această tehnologie

Acum câteva zile, publicam un articol detaliat despre realizarea unor fizicieni chinezi, care au creat un nou tip de oţel, ce rezistă la -250 grade Celsius, la câmp magnetic enorm şi a presiune uriaşă, făcând astfel un pas important spre punctul în care omenirea să poată spune că deţine deja complet tehnologia de fuziune nucleară. Spuneam atunci că două limitări majore mai împiedică omenirea să aibă centrale de fuziune nucleară, care ar produce energie din belşug cu zero CO2 şi cu zero deşeuri radioactive — controlarea plasmei pe termen lung în interiorul reactorului şi găsirea unui material corect din care să se construiască pereţii interni ai reactorului, care să reziste inclusiv la temperaturile criogenice din zona magneţilor cu superconductivitate, concepuţi să menţină plasma sub control. Ei bine, invenţia despre care vorbeam acum câteva zile, acel aliaj nou de oţel, vine să rezolve problema materialului potrivit care să reziste pe termen lung fără efecte adverse. Iar invenţia despre care vorbim azi, elaborată de o echipă de fizicieni din Coreea de Sud, promite să rezolve şi problema controlului plasmei.

Nu vom explica foarte profund toată esenţa fuziunii nucleare, pentru că am făcut-o detaliat, pas cu pas, în articolul de acum câteva zile, cu noul aliaj de oţel. Dar vom explica detaliat care e problema pe care pretinde că a rezolvat-o invenţia despre care vorbim azi, din Coreea de Sud.

În primul rând, trebuie să spunem că ceea ce au elaborat acum sud coreenii se bazează parţial şi pe o iniţiativă a fizicienilor elveţieni de la Şcoala Federală Politehnică din Lausanne (EPFL), care, acum trei ani, au creat un model digital de înaltă fidelitate a unui reactor nuclear şi au introdus aceste date în modelul de inteligenţă artificială DeepMind, cu o mulţime de alte date empirice din experimentele publicate anterior, solicitându-i inteligenţei artificiale să sugereze căile corecte de a stăpâni plasma din interior.

Soluţiile sugerate se bazau pe ideea unui control activ al acestui câmp magnetic cu posibilitatea de a avea un control multipunct al câmpului magnetic din jur, pentru a-l adapta în funcţie de evoluţia imposibil de prezis cu exactitate a plasmei. Şi aici abordarea putea fi una reactivă, în funcţie de evoluţia reală, sau una uşor predictivă, care să jongleze acea plasmă în avans cu mici variaţii sau impulsuri proprii. Dacă ceva e prea haotic pentru a fi prezis şi eşti nevoit doar să reacţionezi pentru a-l controla, atunci o soluţie bună poate fi să-i induci tu stimulii necesari, ca să faci acel mediu să reacţioneze la stimulii tăi şi să-l controlezi astfel mult mai bine.

Într-un reactor toroidal de fuziune nucleară, numit şi tokamak, plasma formată în camera de vacuum e rezultatul încălzirii la peste 100-150 milioane de grade Celsius a izotopilor de hidrogen, folosiţi drept combustibil. Această plasmă circulă în interior, cu încercarea de a fi menţinută stabil prin magneţii cu superconductivitate amplasaţi în camera criogenică, ce înconjoară camera cu vid. Pe de o parte, şi stabilizarea cu precizie a câmpului magnetic e dificilă la intensitatea acestor procese. Pe de altă parte, şi plasma generează devieri impredictibile ce trebuie stăpânite pentru a nu perturba întreaga reacţie.

Sud coreenii au adăugat două tunuri de plasmă în interiorul reactorului tokamak VEST din Coreea de Sud, cu ideea că acesta va injecta periodic fluxuri de plasmă şi va stabiliza astfel reacţia principală, după principiul de mai sus al inducerii stimulurilor. Ei s-au bazat pe principiul observat în fizică, că valurile de plasmă într-o asemenea mişcare tind să formeze aşa-numitele „frânghii”, când se grupează spre centru. Pe de o parte, frânghia poate avea mai mult forţă de instabilitate şi e mai greu de controlat. Însă atunci când două frânghii de plasmă sunt alături, fizica demonstrează că ele tind să se atragă reciproc şi totodată să se stabilizeze reciproc, minimizând devierile haotice. E ca şi cum în tandem cele două fluxuri s-a echilibra reciproc şi ar crea un flux mult mai controlabil de plasmă, exact ceea, de ce are nevoie fuziunea nucleară pentru a funcţiona pe termen lung.

Doar că inginerii sud-coreeni au elaborat soluţia lor pe jumătate, putem spune. Ei au putut demonstra prin experimente repetate efectul de contopire şi stabilizare a celor două fluxuri de plasmă, rezultate din acele tunuri de plasmă din tokamak. Însă ei n-au contopit aceste fluxuri cu plasma „normală” din interiorul unui reactor tokamak, dintr-un motiv crucial. Plasma lor e generată e aceste tunuri şi are o temperatură mult mai joasă decât plasma formată în mod normal în reactoare toroidale. Dacă s-ar injecta ea în acea plasmă care circulă într-un echilibru fin, simpla diferenţă de temperatură ar da o turbulenţă enormă prin efectul de răcire şi ar opri întregul proces.

Prin urmare, ceea ce au făcut sud-coreenii acum e să demonstreze că injecţiile de plasmă se pot stabiliza reciproc, dar de aici încolo ar trebui elaborate de la două la mai multe mici porturi de injecţii în interiorul reactorului, care să poată injecta plasma de temperatură similară, care să nu perturbe reacţia, ci s-o ajute la stabilizare. Am ajunge la un reactor în care şi magneţii ar putea fi gestionaţi multipunct, pentru a stabiliza reactiv plasma, iar în interior aceste mici porturi adiţionale de plasmă ar da impulsuri adiţionale pentru a determina efectul de contopire a fluxului într-unul integru mare, ia astfel s-ar ajunge la acea formă finală de flux stabil de plasmă şi la un proces continuu şi controlabil de fuziune nucleară.

Ca impact imediat, descoperirea sud-coreenilor e ceva mai limitată decât noul aliaj de oţel al chinezilor, însă dacă sud-coreeni, elveţienii, japonezii sau alte echipe vor duce până la capăt şi forma avansată a ceea ce a fost experimentat acum la temperaturi mai mici, atunci se va putea rezolva şi această ultimă piedică a stăpânirii complete a reacţiei de fuziune.

Şi apoi, ca fuziunea nucleară să devină o realitate viabilă, ea are nevoie de toate aceste componente pentru a forma puzzle-ul final, şi materialele corecte, şi stăpânirea corectă a plasmei în interior. E curios că aceste ultime evoluţii par să aducă tocmai aceste ultime piese lipsă din puzzle-ul complet al tehnologiei de fuziune nucleară. Iar dacă omenirea ajunge să definitiveze tehnologia, energia din belşug, fără radioactivitate şi fără CO2, va deveni o realitate palpabilă.