Astăzi cercetători americani au anunțat depășirea unui prag important în efortul de generare a energiei pe baza fuziunii nucleare. Succesul a constat în obținerea eficienței în raportul energie-consumată - energie obținută, în sensul că energia utilizată de laserul folosit pentru crearea fuziunii nucleare a fost mai mică decât cea produsă în urma fuziunii. Cu toate acestea, energia utilizată pentru alimentarea laserului a fost mult mai mare decât cea produsă în cadrul experimentului de fuziune.

Deși progresul realizat este foarte important, tehnologia are nevoie de îmbunătățiri semnificative pentru a putea fi folosită pentru a produce electricitate pentru uzul consumatorilor obișnuiți (localități, fabrici etc.).

Mai multe despre modul în care se calculează eficiența fuziunii nucleare citiți aici: Progresele privind obținerea energiei prin fuziune nucleară sunt false

Proiectul de cercetare se desfășoară în California, la The National Ignition Facility (NIF) din cadrul Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), iar costul acestuia este de circa 3,5 miliarde dolari.

Fuziunea nucleară constă în fuzionarea de atomi ușori, precum izotopii de hidrogen (deuteriul și tritiul) pentru a forma heliul, un atom mai greu. Reacția de fuziune nucleară degajă energie, o energie care, multiplicată şi colectată într-o centrală atomică, poate fi utilizată pentru a fierbe apă, iar aceasta, antrenând un generator de abur, va produce electricitate. Este ceea ce se întâmplă într-o centrală nucleară clasică, care funcționează pe baza fisiunii nucleare.

Concret, experimentul de la LLNL a constat în utilizarea unui laser format din 192 de fascicule care încălzește atomi de hidrogen (cel mai ușor atom, format dintr-un singur proton; numărul de protoni dă identitatea unui atom). Laserul aduce hidrogenul la o temperatură de circa 100 de milioane de grade Celsius și o presiune de 100 de miliarde de ori mai mare decât cea din atmosfera terestră.

Ca urmare, atomii de hidrogen fuzionează, producând atomi de heliu (atom cu doi protoni) și neutroni, iar acest proces este însoțit și de o puternică eliberare de energie. Această energie va fi folosită, când tehnologia va fi suficient de matură, pentru a produce curent electric. Cercetătorii au utilizat 2,1 MJ (mega jouli) de energie și au obținut 2,5 MJ, echivalentul a 0,1 kWh de energie. Nu este mult, dar important este că s-a obținut mai mult decât s-a folosit! Iar pentru alimentarea laserului s-au folosit 500 MJ.

Mai în detaliu, laserul este utilizat pentru a încălzi pereții unei cavități din aur numite „hohlraum” (cavitate - în germană) la peste 3.000 de grade Celsius, ceea ce duce la emisia de raze X. Aceste raze X încălzesc o capsulă de dimensiuni milimetrice din interiorul hohlraum în care se găsesc atomi de hidrogen (deuteriu și tritiu). Căldura face ca suprafața capsulei să se extindă și să forțeze, în interior, fuziunea atomilor de hidrogen.
Energia din fuziunea nucleară apare din diferența de masă rezultată în urma fuzionării a doi atomi de hidrogen, atomul de heliu rezultat având o masă mai mică decât cea a celor doi atomi de hidrogen.

Data la care cercetătorii au reușit pentru prima oară să obțină mai multe energie decât cea introdusă în sistem a fost 5 decembrie 2022.

 


În stânga, fuziunea nucleară - doi atomi ușori se unesc și eliberează energie.
În dreapta, fisiunea nucleară - un atom „greu” se divide și eliberează energie.

Notă: în știrile de limbă engleză apare adesea sintagma „fusion ignition”, care ar putea fi tradusă prin „aprindere”. Aceasta se referă la atingerea punctului  e eficiență energetică, atunci când energia introdusă în sistem este mai mică decât cea produsă prin fuziune.


Fuziunea nucleară solară

Cercetătorii încearcă să reproducă pe Terra ce se întâmplă în interiorul Soarelui, unde temperatura este atât de mare, încât au loc multiple fuziuni ale atomilor ușori de hidrogen.

În imaginea de mai jos este explicat procesul fuziunii din interiorul Soarelui.

 


Ce urmează?

Deocamdată cercetătorii au obținut energie suficientă pentru a încălzi câteva ceainice... Pasul următor este îmbunătățirea tehnologiei și creșterea eficienței, pentru ca ulterior să se deruleze experimente la scară mai mare, care presupun investiții financiare masive. Dar vestea bună este aceea că s-a trecut această barieră a eficienței.  


Camera țintă din cadrul LLNL în care se desfășoară experimentul

Energia obținută prin fuziune nucleară este considerată energie „curată”, iar în contextul actual al încălzirii globale și al necesitării reducerii consumului global de combustibili fosili, centrale atomice pe fuziune nucleare ar reprezenta un progres remarcabil.

Un alt important proiect de cercetare privind producerea energiei prin intermediul fuziunii nucleare este ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), situat în Franța.


Cum funcționează NIF (la finalul videoclipului este prezentat procesul de fuziune):


O explicație succintă a experimentului:

 

Conferința de presă în care s-a anunțat știrea:



Surse: BBC și LLNL
Credit imagini: LLNL

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.
  • This commment is unpublished.
    Cristian · 1 months ago
    Buna ziua.
    Realizarea ramane un moment de referinta, dar tentatia "clickbait"-ului e destul de mare...
    "Merită desigur aplaudat dar până la a avea o nouă alternativă energetică este încă cale lungă"
    https://candelainintuneric.wordpress.com/2022/08/14/fuziunea-nucleara-o-fata-morgana/
    Si :
    "Mai e mult până departe
    "the breakthrough, while an extraordinary scientific feat by itself—an important proof of principle—further underscores the long-standing challenges that have prevented sustainable fusion energy from becoming a reality (the joke goes, fusion power is always just decades away).
    Fiete says researchers at the lab’s National Ignition Facility (NIF) produce thermonuclear reactions that take place for “fractions of a second,” with the goal of simply observing the physics of these complex phenomena. It’s one thing, he says, to demonstrate a net energy gain in a controlled setting using costly equipment, and another to create a roadmap for harnessing the resulting energy at scale.
    ...
    “What they achieve now is a breakthrough, no doubt,” Batishchev says. “They put some energy in, and they got more energy out. But how do you use it? It’s unclear.”
    https://news.northeastern.edu/2022/12/13/major-nuclear-fusion-breakthrough/
    Preluare de pe grupul social -media : "Ştiinţa, candelă în întuneric"

Dacă găsești site-ul util, ne poți ajuta cu o DONAȚIE