Nou record de fuziune nucleară doborât: Germanii fac „un pas semnificativ înainte” către o energie curată practic nelimitată

Testele de fuziune nucleară, această sursă de energie curată, practic nelimitată, fără deșeuri radioactive pe termen lung, tocmai a atins o piatră de hotar majoră. Stellaratorul Wendelstein 7-X, un reactor experimental instalat în Germania, a doborât mai multe recorduri mondiale demonstrându-și capacitatea de a menține o plasmă ultra-fierbinte și stabilă pentru mai mult timp ca niciodată. Acest succes marchează un progres crucial către obiectivul de a produce energie de fuziune viabilă la scară industrială, capabilă într-o zi să înlocuiască sursele noastre poluante de combustibili fosili. Fuziunea nucleară este reacția care alimentează Soarele și stelele noastre. Aceasta implică fuzionarea nucleelor de atomi de hidrogen ușori pentru a forma nuclee mai grele, cum ar fi heliul, eliberând cantități enorme de energie. Spre deosebire de fisiunea nucleară utilizată în centralele electrice actuale, fuziunea nu generează practic deșeuri radioactive pe termen lung și nu prezintă niciun risc de accidente nucleare majore.

Însă reproducerea acestor condiții incredibil de extreme pe suprafața Pământului rămâne o provocare colosală. Pentru ca fuziunea să înceapă, combustibilul trebuie încălzit la câteva milioane de grade Celsius și menținut închis suficient de mult timp pentru ca reacțiile să se autosusțină. Până acum, reactoarele experimentale consumau chiar mai multă energie decât produceau. Pentru a limita plasma la aceste temperaturi, au fost dezvoltate două tipuri principale de reactoare: tokamakuri și stellaratoare. Tokamakurile, care sunt mai simple, utilizează un curent electric puternic în interiorul plasmei pentru a genera un câmp magnetic capabil să o limiteze. Cu toate acestea, această metodă este dificil de stabilizat pe perioade lungi de timp, ceea ce limitează performanța.

Stellaratoarele, pe de altă parte, utilizează un set complex de magneți externi aranjați într-un model elicoidal pentru a menține plasma stabilă, fără a fi nevoie de un curent intern. Acest sistem este mai complicat de proiectat, dar promite o stabilitate mai mare pentru o funcționare extinsă. Wendelstein 7-X este cel mai avansat dintre aceste stellaratoare de până acum. În timpul experimentelor recente efectuate la Institutul Max Planck pentru Fizica Plasmei (IPP) din Greifswald, Germania, echipa internațională care lucrează la Wendelstein 7-X a depășit toate așteptările. Reactorul a doborât mai multe recorduri mondiale, în special pentru durata de timp în care plasma a fost menținută caldă și stabilă, un criteriu cheie.

„Produsul triplu” – o măsurătoare care combină densitatea plasmei, temperatura și timpul de confinare a energiei – a atins valori comparabile cu cele obținute de cele mai bune tokamak-uri. Produsul triplu este crucial deoarece măsoară eficiența reacției: un anumit prag (numit criteriul Lawson) trebuie depășit pentru ca fuziunea să devină autosustenabilă, producând mai multă energie decât consumă. Thomas Klinger, directorul operațional al Wendelstein 7-X, a numit acest nou record o „realizare extraordinară” și „un pas important către un stelarator capabil să funcționeze ca o centrală electrică”. Acesta demonstrează că această tehnologie are un viitor promițător.

Cum au reușit această lovitură de maestru? Această descoperire se bazează pe o inovație tehnică majoră: un nou sistem de injecție a combustibilului. Cercetătorii au proiectat un injector capabil să proiecteze sute de pelete de hidrogen înghețat în plasmă la viteze apropiate de cea a unui glonț (până la 800 de metri pe secundă). În același timp, plasma a fost încălzită prin impulsuri puternice de microunde, atingând o temperatură de 30 de milioane de grade Celsius. Acest proces mecanic a făcut posibilă menținerea plasmei într-o stare stabilă timp de 43 de secunde – o durată record pentru un stellarator. Această menținere prelungită a plasmei este esențială deoarece, cu cât rămâne mai mult timp fierbinte și stabilă, cu atât reacția de fuziune produce mai multă energie. Campania a doborât și un alt record: o regenerare energetică de 1,8 gigajouli în șase minute, depășind cu mult cifrele atinse anterior de alte reactoare, cum ar fi tokamak-ul chinezesc EAST.

Către energia comercială de fuziune: un viitor apropiat? Aceste rezultate demonstrează că stellaratorul este un candidat serios pentru a deveni tehnologia cheie pentru viitoarele centrale electrice de fuziune. Capacitatea sa de a menține plasma stabilă fără curent intern este un avantaj uriaș pentru continuarea funcționării comerciale. Robert Wolf, șeful departamentului de încălzire și optimizare de la Wendelstein 7-X, subliniază că această realizare este și rezultatul unei colaborări internaționale exemplare, consolidând încrederea în fezabilitatea pe termen lung a fuziunii nucleare. Desigur, mai este mult de parcurs. Următorul pas va fi depășirea pragului critic Lawson și producerea unei cantități mai mari de energie decât consumă reactorul. Apoi vor apărea provocările construirii de instalații la scară largă, sustenabile și economice.

Dar fiecare record doborât, fiecare progres tehnic, apropie omenirea puțin mai mult de o sursă de energie curată, practic nelimitată și sigură. Într-o criză climatică globală, aceste progrese oferă speranță pentru un viitor energetic sustenabil.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România