Un proiect multinaţional, condus de cercetători britanici, are drept ţel de a reproduce reacţia fizică ce are loc în inima Soarelui şi a oricărei alte stele din Univers, fuziunea nucleară, cu ajutorul unui laser foarte puternic. Detalii, în cele ce urmează.
Dacă proiectul are succes, avem potenţialul de a rezolva criza energetică a omenirii fără a distruge mediul înconjurător.
Cercetătorii recunosc faptul că un reactor comercial este departe de a fi construit, dar ei cred că modalitatea de a folosi laserul pentru a crea fuziunea promite mult. Uniunea Europeană analizează o propunere de finanţare a unui proiect pe şapte ani numit HiPER – High Powered Laser Energy Research (Cercetarea pentru energie produsă cu ajutorul laserelor de mare putere) – ce va trebui să construiască un reactor demonstrativ funcţional. Numai pregătirea acestui proiect realizat de o colaborare între 11 naţiuni este de aşteptat să coste peste 50 de milioane de euro (34 de milioane de lire sterline). De fapt, doar construirea reactorului costă peste jumătate de miliard de euro.
Acest proiect condus de britanici şi care este considerat prioritate de Uniunea Europeană, este dorit să depăşească proiectul american National Ignition Facility (NIF) din Livermore, California. Proiectat pentru a fi finalizat în anul 2010 (a devenit operaţional în martie 2009), fizicienii speră că laserul NIF va fi destul de puternic să pornească o reacţie de fuziune. Experimente cu explozii nucleare subterane din deşertul Nevada în anii '80 au arătat deja de câtă energie este nevoie pentru laserul ce va fi folosit.
Mike Dunne, directorul Central Laser Facility, institut de cercetare finanţat din fonduri publice şi situat în Oxfordshire, Marea Britanie, care găzduieşte cel mai puternic laser din lume, numit Vulcan, a spus: „Lumea va lua notă atunci când aceasta se va întâmpla. Politicienii se vor uita în jur şi vor spune: „Ce veţi face cu acest lucru? Care este următorul pas?”. În acest mod se trece de la demonstraţie ştiinţifică la o realitate comercială”.
Profesorul Dunne a spus că multe din detaliile testelor nucleare sunt încă secrete, "dar singurul lucru care contează pentru noi ca oameni de ştiinţă în domeniul energiei este că funcţionează. Întrebarea care se pune acum este dacă putem obţine fuziune nucleară şi fără ajutorul unei bombe atomice." Experimentul Nif a fost construit tocmai pentru a realiza acest lucru.
Obţinerea fuziunii pe Pământ într-un mod care va elibera energie în mod controlat este o aspiraţie veche a fizicienilor.
Ideea este de a fuziona doi atomi de hidrogen care ar forma un atom de heliu. Reacţia care alimentează Soarele eliberează mari cantităţi de energie folosind faimoasa ecuaţie a lui Einstein: E=mc². O mică parte din masă este pierdută când atomii de hidrogen se combină, acest proces eliberând vaste cantităţi de energie.
Spre deosebire de fisiunea nucleară, în urma fuziunii nucleare nu rămân decât materiale cu nivel radioactiv scăzut, nu mai periculoase decât deşeurile nucleare medicale. Dar mai ales o reacţie în lanţ scăpată de sub control, precum cea care a cauzat topirea reactorului de la Cernobâl, este pur şi simplu imposibilă. Visul realizării fuziunii este deja urmărit de un proiect de 10 miliarde euro numit ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor (Reactor Termonuclear, Experimental şi Internaţional) – care este construit în Cadarache, Franţa. Acest proiect doreşte folosirea unor câmpuri magnetice puternice pentru a fuziona atomii de hidrogen. Dar mulţi cercetători în domeniul laserului consideră bombardarea hidrogenului cu un laser de mare putere ca fiind cea mai promiţătoare cale.
“Frumuseţea modului de abordare cu laser este că poţi să dezbini şi să cucereşti”, a spus profesorul Dunne. Există provocări inginereşti formidabile în construirea unui laser destul de puternic, cu o rată de pulsaţie mărită şi construirea pastilelor milimetrice pe post de combustibil, dar aceste probleme pot fi adresate in paralel, spune el.
Alţii sunt mai sceptici în privinţa abordării prin intermediul laserului. Duarte Borba, care lucrează la JET – Joint European Thorus – un reactor experimental ce încearcă să obţină fuziunea cu ajutorul magneţilor (n.t. ITER este un JET la scară mai mare), spune că atingerea momentului de aprindere nu înseamnă totul. “Există un lung proces de străbătut înainte să poţi de fapt să construieşti un reactor bazat pe fuziunea cu laser”, spune acesta.
Beneficii și obstacole
Fuziunea nucleară: Proces în care doi izotopi de hidrogen – deuteriu şi tritiu - sunt combinaţi pentru a produce heliu, un neutron şi o imensă cantitate de energie.
Deuteriu sau hidrogen greu: Hidrogenul obişnuit este alcătuit dintr-un nucleu format dintr-un proton, în jurul căruia se învârte un electron. Nucleul unui atom de hidrogen greu conţine un proton şi un neutron.
Tritiu sau hidrogen foarte greu: Nucleul său conţine un proton și doi neutroni. Este radioactiv, dar în mod moderat şi poate fi produs din metalul litiu.
Beneficiile mediului înconjurător: Fuziunea nucleară creează oarece reziduuri radioactive, dar de nivel slab, cu nimic mai periculoase decât cele folosite în medicină. Reacţia nu produce dioxid de carbon, aşadar nu va contribui la efectul de seră, iar o topire a reactorului cum a fost cea de la Cernobâl este imposibilă.
Probleme: Cea mai mare provocare va fi construirea unui laser destul de puternic care să poată să pulseze destul de repede. Cele mai puternice lasere din lume necesită câteva minute de reîncărcare pentru a pulsa încă o dată. Un reactor de fuziune cu laser va trebui să pulseze de câteva ori pe secundă. Cercetătorii vor trebui de asemenea să conceapă materiale destul de rezistente la bombardarea efectuată de laser.
Bibliografie suplimentară:
http://www.hiper-laser.org/
http://en.wikipedia.org/wiki/HiPER
Textul reprezintă traducerea articolului Laser fusion - the safe, clean way to produce nuclear energy publicat de "The Guardian", ediţia din 30.05.2007.
Mulţumim ziarului The Guardian pentru pentru permisiunea de a traduce şi publica în limba română acest articol.
Traducere: Florin Cernătescu
