Oamenii de știință au anunțat că temperatura plasmei din reactorul Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) din Hefei, China, a depăşit 100 milioane de grade Celsius, ceea ce reprezintă un nou record în tehnologia fuziunii nucleare.

Valorificarea energiei rezultate în urma fuziunii atomilor nu este o sarcină ușoară, deoarece pentru declanşarea reacţiei de fuziune nucleară se utilizează plasmă supraîncălzită până la o temperatură de ordinul milioanelor de grade C.

Doar atunci când nucleele atomice ating o anumită temperatură ele fuzionează eliberând o mare cantitate de energie.

În centrul Soarelui fuziunea atomilor de hidrogen se produce la temperaturi de aproximativ 15 milioane de grade Celsius, în condiţiile unui câmp gravitaţional foarte intens.

Pentru a declanşa reacţia de fuziune nucleară pe Pământ, avem nevoie de un “cuptor” mult mai fierbinte.

Mai exact, plasma din reactorul de fuziune trebuie să fie de aproximativ șapte ori mai fierbinte decât în interiorul Soarelui. În plus, temperatura plasmei trebuie menținută un timp suficient de lung pentru ca energia degajată în urma reacţie de fuziune nucleară să poată fi valorificată în scop economic.

Reactorul de fuziune

Credit: sakkmesterke/iStock

Spre deosebire de fisiunea nucleară, în urma fuziunii nucleare nu rezultă aproape niciun fel de deșeu radioactiv, deoarece heliul este principalul produs de reacţie.

Cercetătorii din întreaga lume au testat diferite metode prin care plasma poate atinge o temperatură suficient de mare pentru a declanşa fuziunea nucleară, reactorul EAST fiind doar una dintre numeroasele instalații de acest fel în care se testează limitele tehnologiei de fuziune.

O metodă promiţătoare de producere a fuziunii nucleare o reprezintă confinarea plasmei supraîncălzite într-o cameră în formă de tor (reactor Tokamak) cu ajutorul unor câmpuri magnetice puternice. Astfel se poate obţine o cantitate impresionantă de energie, dar reactorul este instabil în funcţionare, generând energie doar pentru o scurtă perioadă de timp.

În schimb, stelaratoarele precum Wendelstein 7-X se bazează pe utilizarea unor câmpuri magnetice generate de bobine supraconductoare pentru a confina plasma într-un circuit elicoidal. Această soluţie constructivă asigură un control mai precis al fluxului de plasmă, astfel încât reacţiile de fuziune nucleară pot fi menţinute un timp mai îndelungat.

Plasma formată din ioni de heliu, care a fost generată în stelaratorul Wendelstein 7-X, la începutul acestui an, a atins o temperatură de 40 milioane de grade Celsius, o performanţă în comparaţie cu rezultatele din unele experimente anterioare. Cu toate acestea, pentru declanşarea reacţiei de fuziune nucleară temperatura plasmei trebuie să fie în jur de 100 milioane de grade Celsius.

Reactorul Tokamak EAST din China a stabilit un record în anul 2017, atunci când plasma din interiorul acestuia a fost confinată timp de 101,2 s. În prezent plasma din acest reactor a atins temperatura şi densitatea necesară pentru ca atomii să fuzioneze și astfel energia produsă să fie mai mare de cea consumată.

Pentru aceasta au fost efectuate numeroase experimente pentru ca plasmă să fie stabilizată în condiții de presiune ridicată şi menţinută într-un volum fix.

Procedura utilizată în cazul EAST s-a bazat pe multiple forme de încălzire a unor nori de plasmă astfel încât să se asigure o densitate optimă a plasmei şi o temperatură a acesteia mai mare de 100 milioane de grade Celsius.

Este tentant să ne gândim că suntem aproape de obţinerea unei surse practic nelimitate de energie curată.

Deşi fiecare progres în tehnologia fuziunii nucleare reprezintă un pas important spre atingerea acestui obiectiv, există încă o serie de provocări care trebuie depăşite.

O astfel de provocare majoră o reprezintă asigurarea combustibilului neesar pentru alimentarea reactorului de fuziune.

Pentru reacţia de fuziune nucleară avem nevoie de izotopi speciali ai hidrogenului, deuteriu și tritiu. Deşi deuteriul este stabil și abundent în apa de mare, tritiul este radioactiv şi foarte rar pe Pământ.

Heliu-3 ar putea înlocui tritiul în reacţiile de fuziune și chiar dacă acesta este, de asemenea, foarte rar pe Pământ, oamenii de știință cred că ar putea fi găsit în cantități mari pe Lună.

Încă de la construirea sa, în anul 2006, reactorul EAST a fost denumit un “soare artificial”. Acum putem spune că și-a câștigat cu adevărat acest titlu.

Sursă: Science Alert