Un pas epocal în domeniul energiei! Fuziunea nucleară poate deveni o sursă de energie viabilă

Perspectiva valorificării energiei eliberate în reacțiile de fuziune nucleară, același fenomen care stă la baza energiei eliberate de stele – inclusiv de steaua Sistemului Solar, Soarele – este cu un pas mai aproape de realitate: oamenii de știință de la Joint European Torus (JET) din Oxfordshire au stabilit un nou record pentru cantitatea de energie eliberată într-o reacție susținută de fuziune, potrivit unui anunț făcut în această după-amiază și preluat de The Guardian.

Cercetătorii de la centrul de cercetare situat în Marea Britanie au reușit să genereze 59 de megajouli de energie – echivalentul a aproximativ 14 kg de TNT – în timpul unei explozii de fuziune de cinci secunde, mai mult decât dublul recordului anterior de 21,7 megajouli, stabilit în 1997 la același laborator.

Reușita anunțată miercuri vine la capătul a mai bine de două decenii de teste și experimente la Centrul Culham pentru Energia de Fuziune, fiind salutată drept o ”un pas epocal” pe drumul către utilizarea fuziunii nucleare ca sursă de energie viabilă și sustenabilă, cu emisii scăzute de carbon.

”Aceste rezultate de referință ne-au înlesnit să avansăm cu un pas uriaș înspre cucerirea uneia dintre cele mai mari provocări științifice și de inginerie pe care le are omul. Tuturor ne este clar că trebuie să facem schimbări semnificative pentru a aborda eficient efectele schimbărilor climatice, iar fuziunea nucleară ne oferă atât de mult potențial în acest sen”, a declarat profesorul Ian Chapman, directorul executiv al Autorității pentru Energie Atomică din Marea Britanie.

Experimentele din laboratorul JET constau în obținerea de plasmă – adică o stare a materiei constituită din ioni, electroni și particule neutre – alcătuită din gaze puternic ionizate, încălzite la 150 de milioane de grade Celsius, ceea ce reprezintă o temperatură de circa 10 ori mai mare decât cea din miezul Soarelui.

La temperaturi atât de mari, nucleele atomice pot fuziona pentru a forma noi elemente și a elibera cantități uriașe de energie. Aceleași reacții de fuziune alimentează Soarele, precum și alte stele, dar la temperaturi considerabil mai scăzute, întrucât condițiile de presiune gravitațională și densitatea foarte mare creează condițiile pentru fuziune.

Pe Pământ nu există niciun material care să reziste unei asemenea temperaturi, astfel că laboratorul și-a desfășurat experimentele într-un câmp magnetic foarte puternic care controlează plasma în care are loc reacția de fuziune.

Experimentele de la JET și-au propus să investigheze dacă fuziunea este fezabilă, utilizând un combustibil bazat pe doi izotopi de hidrogen, deuteriu și tritiu Atomii de deuteriu și tritiu fuzionează și formează heliu gazos.

Ultimele rezultate sugerează că acest lucru este posibil și fezabil, oferind astfel o confirmare crucială pentru ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), un proiect de fuziune mai mare care se construiește în sudul Franței, fiind susținut de șapte entități statale și supra-statale: China, Uniunea Europeană, India, Japonia, Coreea, Rusia și SUA.

ITER este programat să înceapă să utilizeze combustibil cu amestec de deuteriu și tritiu în 2035 și, în cele din urmă, să genereze mai multă căldură decât este necesar pentru a menține plasma la temperatură ridicată.

Dacă totul merge bine. următorul pas este construirea unei centrale electrice experimentale în Europa, care să producă mai multă energie electrică decât consumă și să fie conectată la rețea.

Perspectiva energiei de fuziune este extrem de atractivă, deoarece nu eliberează gaze cu efect de seră, iar 1 kg de combustibil de fuziune poate genera de aproximativ 10 milioane de ori mai multă energie decât 1 kg de combustibil fosil – cărbune, petrol sau gaz.

Schema fuziunii nucleare în JET, utilizând combustibil alcătuit din atomi de deuteriu și tritiu. Grafic realizat de The Guardian.

În timp ce deuteriul este disponibil din abundență în apele marine, tritiul este extrem de rar, fiind necesar a fi produs în reactoare nucleare.

Viitoarele fabrici de fuziune – inclusiv ITER – ar putea să-și producă propriul combustibil cu tritiu, folosind neutroni cu energie înaltă, eliberați în reacția de fuziune a deuteriului cu tritiul. Aceștia ar putea să fie folosiți la bombardarea litiului metalic, care, după splitare, ar elibera tritiu și heliu.

Dr. Mark Wenman, expert în materiale nucleare la Imperial College din Londra, a spus că, deși experimentul a eliberat energie de fuziune pentru doar cinci secunde, dovedește că reacția poate să se desfășoare în mod sustenabil și controlat:

”Experimentul este o piatră de hotar uriașă în drumul spre a demonstra că fuziunea este o sursă de energie viabilă și durabilă pentru viitor. Cinci secunde poate nu sună prea mult, dar dacă au putut să țină reacția timp de cinci secunde, probabil că ar putea-o menține stabilă chiar mai multe minute, ore sau zile. De asta va fi nevoie un proces energetic adecvat, într-o centrală de fuziune. Ceea ce au făcut ei reprezintă dovada experimentală a unui concept foarte atrăgător”, a spus el.

Ian Fells, profesor emerit în domeniul conversiei energiei la Universitatea din Newcastle, a declarat că recordul de energie eliberată într-o reacție de fuziune este ”un reper major” în cercetarea acestui fenomen.

”De acum, este rândul inginerilor să traducă acest lucru în electricitate fără emisii de carbon și astfel să poată atenua problema schimbărilor climatice”, a adăugat el.