Un obstacol istoric, depășit în laborator

Potrivit unui comunicat al Academiei Chineze de Științe, reactorul EAST a reușit să mențină plasma – a patra stare a materiei, caracterizată de energii extrem de ridicate – stabilă la densități care până recent erau considerate impracticabile pentru funcționarea sigură a unui tokamak. „Constatările sugerează o cale practică și scalabilă pentru extinderea limitelor de densitate în tokamak-uri și în dispozitivele de fuziune cu plasmă de generație următoare”, a declarat Ping Zhu, profesor la Universitatea de Știință și Tehnologie din China și coautor principal al studiului.

Fuziunea nucleară este privită de decenii ca un posibil „Sfânt Graal” al energiei: un proces care ar putea produce cantități uriașe de electricitate fără emisii de gaze cu efect de seră și fără deșeuri radioactive de lungă durată, spre deosebire de fisiunea nucleară clasică. Practic, reactoarele de fuziune încearcă să reproducă pe Pământ reacțiile care au loc în Soare, prin contopirea atomilor ușori în atomi mai grei, eliberând energie.

Problema majoră este că, spre deosebire de Soare, care beneficiază de o presiune gravitațională imensă, reactoarele terestre trebuie să compenseze prin temperaturi mult mai ridicate și prin confinarea extrem de precisă a plasmei.

Limita Greenwald și soluția găsită la EAST

Unul dintre cele mai mari obstacole în calea fuziunii controlate este așa-numita Limită Greenwald, pragul de densitate dincolo de care plasma tinde să devină instabilă și să „se stingă”, oprind reacția de fuziune. Densitățile mai mari sunt dorite deoarece cresc probabilitatea coliziunilor dintre atomi și reduc energia necesară pentru aprinderea reacției, însă instabilitatea anulează acest avantaj.

Cercetătorii chinezi au reușit să depășească această limită printr-un control atent al interacțiunii dintre plasmă și pereții reactorului. La pornirea EAST, au fost reglați doi parametri esențiali: presiunea inițială a gazului combustibil și încălzirea electronilor prin rezonanță ciclotronică, adică frecvența la care electronii absorb microundele. Rezultatul a fost o plasmă stabilă la densități cuprinse între 1,3 și 1,65 ori peste Limita Greenwald, mult peste intervalul operațional obișnuit al tokamak-urilor.

Un regim nou: „fără densitate”

Deși Limita Greenwald a mai fost depășită punctual și în alte experimente – inclusiv în SUA, la instalația DIII-D din San Diego sau într-un experiment al Universității Wisconsin-Madison – performanța EAST a permis pentru prima dată atingerea unui regim teoretizat anterior, numit „regim fără densitate”. În acest scenariu, plasma rămâne stabilă chiar și pe măsură ce densitatea continuă să crească.

Rezultatul susține o teorie cunoscută drept autoorganizarea pereților plasmei (PWSO), care sugerează că stabilitatea poate fi menținută atunci când interacțiunea dintre plasmă și pereții reactorului este fin echilibrată.

Implicații globale și legătura cu ITER

Progresele obținute la EAST, dar și în laboratoarele americane, vor influența direct dezvoltarea viitoarelor reactoare de fuziune. Atât China, cât și Statele Unite sunt implicate în proiectul ITER, cea mai mare colaborare internațională din domeniul fuziunii nucleare, care vizează construirea celui mai mare reactor tokamak din lume, în Franța.

ITER este un reactor experimental destinat cercetării, însă succesul său ar putea deschide drumul către primele centrale electrice de fuziune. Conform calendarului actual, instalația ar urma să înceapă producerea reacțiilor de fuziune la scară largă în jurul anului 2039.

Chiar dacă fuziunea nucleară rămâne, după mai bine de 70 de ani de cercetare, o tehnologie experimentală care consumă adesea mai multă energie decât produce, rezultatele obținute la „Soarele artificial” al Chinei arată că unele dintre cele mai dificile bariere fizice încep să fie, pas cu pas, depășite.

  Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCBusiness și pe Google News

Ţi s-a părut interesant acest articol?

Urmărește pagina de Facebook DCBusiness pentru a fi la curent cu cele mai importante ştiri despre evoluţia economiei, modificările fiscale, deciziile privind salariile şi pensiile, precum şi alte analize şi informaţii atât de pe plan intern cât şi extern.