Cercetătorii de la Lawrence Livermore National Laboratory au reuşit pentru prima dată să obţină în procesele de fuziune pe care le studiază în laborator mai multă energie decât cea consumată pentru producerea acestor procese. Este un pas extrem de important, care ne dă speranţa de a putea folosi în viitor tipul de energie care alimentează stelele.

 


Fuziunea nucleară reprezintă unirea a două nuclee atomice, cu formarea unui al treilea nucleu mai greu şi cu eliberarea altor particule mai uşoare (cum ar fi neutronii). Este procesul care are loc în stele şi în urma căruia se produc, din hidrogenul iniţial, elementele mai grele. Fuziunea nucleară a elementelor uşoare are loc cu producerea unei cantităţi enorme de energie, fiind tocmai această energie cea care alimentează stelele sau cea care da puterea destructivă bombelor termonucleare.

Energia produsă rezultă din transformarea unei părţi din masă iniţială a nucleelor în energia cinetică a particulelor rezultate. Aceste particule pot încălzi mediul pe care-l străbat, generând căldură ce poate fi transformată în energie electrică. Faţă de energia rezultată în procesele chimice, cea obţinută în urmă fuziunii nucleare este de milioane de ori mai mare pe unitate de masă, motiv pentru care oamenii de ştiinţă, dar şi industria, sunt în căutarea realizării unei fuziuni nucleare controlate, care să genereze cantităţi enorme de energie şi să rezolve problema spinoasă a energiei în viitor.

 

 

Principala problemă este reprezentată de faptul că pentru a se realiza fuziunea a două nuclee este necesar că acestea să se apropie suficient de mult, astfel încât fuziunea să aibă loc. Nucleele însă se resping, deoarece au sarcina electrică pozitivă; trebuie găsită deci o modalitate pentru a învinge această respingere generată de sarcinile electrice ale celor două nuclee.

În stele acest proces are loc relativ uşor, deoarece la temperaturile extrem de ridicate din stele energia  cinetică a nucleelor este suficientă pentru depăşirea barierei de potenţial şi a fuziona.

În laboratoarele terestre însă lucrurile sunt mult mai complicate şi de mulţi ani oamenii de ştiinţă încearcă prin diverse metode să obţină procese de fuziune în urma cărora energia produsă să fie mai mare decât cea consumată.

În acest context rezultatul recent obţinut de echipa de la Naţional Ignition Facility (NIF) de la Lawrence Livermore National Laboratory este foarte important: pentru prima dată a fost produsă o cantitate de energie mai mare decât cea consumată. Rezultatul acestui studiu a fost publicat în Nature.


Cum au obţinut oamenii de ştiinţă procesele de fuziune ale nucleelor de hidrogen?


Cu ajutorul a 192 de lasere care, simultan, au „bombardat” un cilindru de aur cu rază de 1 cm, încălzindu-l la milioane de grade, producând raze X care au cauzat implozia unei cantităţi de hidrogen din interiorul recipientului, ajungându-se la densităţi extreme. În aceste condiţii nucleele de hidrogen s-au unit între ele (fuziune nucleară). A fost generată  o cantitate de energie de circa două ori mai mare decât cea consumată de „combustibilul de hidrogen”.

Putem deci să fim optimişti, suntem aproape de realizarea reactoarelor nucleare care folosesc fuziunea pentru a ne furniza energia de care avem nevoie?

Din păcate suntem încă departe de o asemenea realizare: că să putem folosi fuziunea nucleară ar trebui să generăm procese care reuşesc să menţină reacţia nucleară pe o durată de timp cât mai îndelungată şi să generăm o cantitate de energie mult mai mare decât cea folosită pentru iniţierea procesului.

Totuşi, acest prim pas făcut de cercetătorii de la NIF este deosebit de important. Cercetătorii plănuiesc să optimizeze procesele studiate în viitor, în special simetria zonei pe care se concentrează fasciculele laser, astfel încât să obţină o energie şi mai mare în urmă proceselor de fuziune.

În paralel cu studiul de la NIF, în Europa se desfăşoară un alt proiect extrem de complex: ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), care reprezintă un prototip al unui posibil reactor de fuziune nucleară şi care foloseşte o metodă diferită faţă de NIF, şi anume intense câmpuri magnetice pentru a genera procesele de fuziune.

Vom vedea în viitor care dintre aceste metode este cea mai promiţătoare.


Scris de: Cătălina Curceanu
Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.