Visul de a se obţine o reacţie de fuziune autosusţinută cu un randament energetic ridicat, ce se poate compara cu încercarea de a se crea o stea în miniatură aflată pe Pământ, este aproape de a deveni realitate, în conformitate cu autorii unui nou articol apărut în revista Physics of Plasmas.
Fuziune? Nu încă, dar cercetătorii ne arată cât de aproape suntem de a o obţine.
Această imagine arată preamplificatoarele din cadrul Naţional Ignition Facility. Laserele reunite vor livra o energie de 1,8 MJ şi o putere de 500 TW, de 1000 de ori mai mult decât consumul SUA din orice moment. Credit: Damien Jemison/LLNL
Cercetătorii din cadrul Naţional Ignition Facility (NIF), implicaţi într-un proiect de colaborare condus de Lawrence Livermore Naţional Laboratory al Department of Energy, au anunţat că mai există cel puţin un obstacol important ce trebuie depăşit înainte de a se putea realiza o implozie extrem de stabilă şi controlată într-un mod foarte precis, ce este necesară pentru iniţierea reacţiei de fuziune. Ei au reuşit să depăşească multe dintre provocările tehnice care au apărut de la începutul experimentelor, ce au demarat în anul 2010, până să ajungă în această fază a proiectului de obţinere a fuziunii controlate.
Proiectul de cercetare reprezintă un efort la care au participat mai multe institute, inclusiv colegii din cadrul Laboratory for Laser Energetics al University of Rochester, General Atomics, Los Alamos Naţional Laboratory, Sandia National Laboratory şi Massachusetts Institute of Technology.
Pentru a se obţine aprinderea reacţiei de fuziune (definită ca fiind punctul de la care aceasta produce mai multă energie decât este necesară pentru a o porni), NIF se concentrează pe cele 192 de fascicule laser ce generează simultan miliarde de impulsuri pe secundă în interiorul unui „hohlraum" răcit criogenic (denumirea provine de la cuvântul din limba germană pentru o „cameră tubulară"), de forma unui cilindru gol la interior având mărimea unui creion cu radieră. În cadrul acestei camere de test se află o capsulă având dimensiunea unei bile de rulment care conţine doi izotopi ai hidrogenului, deuteriu şi tritiu (D-T). Laserele reunite din cadrul NIF furnizează o energie de 1,8 MJ şi o putere de 500 TW, de 1.000 de ori mai mult decât consumul SUA din orice moment, către camera de test, generând un „cuptor de raze X" care determină implozia capsulei ce conţine deuteriu şi tritiu la o temperatură şi o presiune similare celor ce se găsesc în centrul Soarelui.
„Ceea ce ne dorim este să utilizăm razele X pentru a distruge stratul exterior al capsulei într-un mod extrem de bine controlat, astfel încât bila compusă din D-T să fie comprimată într-un mod adecvat pentru iniţierea reacţiei de fuziune", a explicat John Edwards, director asociat în cadrul centrului de studiu al fuziunii confinate inerţial al NIF și știinţa stărilor de densitate foarte mare. „In cadrul articolului nostru, noi am anunţat că NIF a îndeplinit multe dintre cerinţele care s-au considerat a fi importante în vederea aprinderii reacţiei de fuziune, o intensitate suficient de mare a razelor X în camera de test, transferul cu precizie a energiei către ţintă și nivelele dorite de comprimare, doar că cel puţin un obstacol major rămâne să fie depășit în viitor, spargerea prematură a capsulei cu izotopi ai hidrogenului".
În articolul publicat în revista Physics of Plasmas, Edwards şi colegii săi discută despre modul în care ei folosesc instrumente de diagnosticare, dezvoltate de către NIF, pentru a determina cauzele probabile ce determină apariţia acestei probleme. „In unele teste de aprindere, noi am măsurat gradul de împrăștiere a neutronilor eliberaţi în acest proces și am descoperit unele semnale puternice aflate în diferite locuri din jurul capsulei D-T", a spus Edwards. „Acest lucru indică faptul că suprafaţa capsulei nu este perfect netedă şi că, în unele locuri, ea este mai subţire şi mai puţin rezistentă decât în altele. În alte teste, spectrul emis de raze X a indicat că combustibilul D-T s-a amestecat prea mult în capsulă, ca rezultat al unei instabilităţi hidrodinamice şi care poate stinge procesul de aprindere".
Edwards a declarat că echipa de cercetători îşi concentrează eforturile pentru ca NIF să reuşească să identifice care este cauza exactă a instabilităţii constatate şi de a folosi cunoştinţele dobândite pentru a proiecta o capsulă îmbunătăţită, mai rigidă. Depăşirea acestei pietre de hotar, a spus el, ar trebui să deschidă calea pentru obţinerea procesului de aprindere a reacţiei de fuziune în laborator.
Traducere de Cristian-George Podariu după fusion.
