Pe măsură ce cursa pentru dezvoltarea fuziunii nucleare ia amploare în întreaga lume, o echipă de oameni de știință elvețieni a făcut un pas crucial înainte: au găsit o modalitate mai bună de a disipa căldura în reactoarele de fuziune de tip tokamak. Acesta este un pas esențial pentru a preveni supraîncălzirea acestor aparate cu plasmă extremă și pentru a face fuziunea mai sigură și mai viabilă pe scară largă.
Tokamak-rile, reactoarele în formă de gogoașă care utilizează câmpuri magnetice pentru a capta plasmă la milioane de grade, sunt printre cei mai promițătoare candidate pentru producerea de energie curată și (aproape) nelimitată. Acestea au însă un punct slab: o parte din căldură sfârșește întotdeauna prin a scăpa spre pereții reactorului. La aceste temperaturi, cea mai mică interacțiune dintre plasmă și materialele reactorului poate duce la o deteriorare rapidă sau chiar la daune ireversibile. Pentru a evita acest lucru, tokamak-urile moderne utilizează o zonă specifică, numită divertor, destinată să colecteze subprodusele reacției și excesul termic. Această zonă se bazează pe un anumit punct al câmpului magnetic: punctul X, unde liniile de câmp se intersectează și canalizează excesul de energie. Dar chiar și această configurație nu reușește să evacueze toată căldura fără a risca supraîncălzirea localizată.
Aici intervine inovația echipei de la EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne), care lucrează la tokamak-ul cu configurație variabilă (TCV). Ea a fost prezentată într-un articol publicat în Physical Review Letters. Prin modificarea geometriei câmpului magnetic, cercetătorii au reușit să creeze un al doilea punct X în zona divertorului. Rezultatul este un fel de „radiator magnetic” natural care este mult mai eficient în disiparea căldurii. Denumit XPTR (pentru X-point target radiator), acest nou dispozitiv îmbunătățește considerabil radiația termică. Excesul de energie nu mai este concentrat într-un singur punct, ci distribuit mai larg, reducând astfel uzura materialelor. Astfel, plasma supraîncălzită radiază o mai mare parte din energia sa înainte de a atinge suprafețele sensibile. Ceea ce este impresionant este faptul că tehnica este atât simplu de pus în aplicare, cât și ușor de controlat. În timpul experimentelor pe TCV, condițiile necesare pentru funcționarea XPTR s-au dovedit deosebit de accesibile. De asemenea, sistemul oferă o mai mare stabilitate: poziția zonei de răcire este mai puțin sensibilă la fluctuațiile plasmei, reducând riscul supraîncălzirii accidentale.
Această descoperire vine exact la momentul potrivit. Proiectele tokamak de generație următoare, cum ar fi SPARC, dezvoltat de Commonwealth Fusion Systems și MIT, ar putea beneficia direct de această tehnologie. În cele din urmă, conceptul XPTR ar putea deveni standard în reactoarele comerciale de fuziune. Cercetătorii subliniază faptul că comportamentul termic observat este direct legat de configurația magnetică, fie că este vorba de linii de câmp închise sau deschise. Acest lucru deschide calea către o întreagă clasă de noi dispozitive capabile să răcească eficient plasmele fără a compromite confinarea acestora.
Deși provocările rămân numeroase, această inovație în gestionarea căldurii reprezintă un punct de cotitură tehnic major. Răcirea eficientă a unei plasme la zeci de milioane de grade, fără a deteriora reactorul, este o condiție esențială pentru a face din fuziune o realitate industrială. Cu această descoperire, fuziunea nucleară este cu un pas mai aproape de obiectivul său: de a oferi omenirii o sursă de energie curată, durabilă și practic inepuizabilă. Rămâne doar să transformăm experimentul la scară industrială… dar, pentru prima dată, temperatura este de partea noastră.
Poll: Care este cea mai mare provocare în dezvoltarea reactoarelor de fuziune tokamak?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply