Imaginați-vă o formă de energie nucleară care nu are ca rezultat deșeuri radioactive cu viață lungă, nu emite gaze cu efect de seră și este, de asemenea, ieftin de produs. Puterea de fuziune a fost descrisă ca fiind soluția viitoare pentru nevoile noastre energetice. Problema este că este extrem de dificil de produs, dar la începutul acestui an au fost prezentate progrese foarte promițătoare, care îi asigură pe cercetători că sunt pe drumul cel bun.
– Fuziunea este procesul care dă soarelui dezvoltarea sa energetică, așa că înțelegeți că sunt necesare condiții extreme, spune Göran Ericsson, profesor la Departamentul de Fizică și Astronomie (Uppsala Suedia n.r.).
Spre deosebire de ceea ce se întâmplă în centralele nucleare obișnuite, unde nucleele atomice grele sunt împărțite pentru a extrage energie, puterea de fuziune se bazează în schimb pe fuziunea nucleelor din elemente ușoare. Mai presus de toate, hidrogenul, cel mai comun element din univers, este folosit, la fel ca la soare. Când nucleele atomice fuzionează împreună într-un nucleu atomic mai mare, adică un element mai greu, noul nucleu devine mai ușor decât cele două nuclee atomice originale. Diferența de masă este transformată în reacție în energie. Și este multă energie. La fel ca energia nucleară de astăzi, în fiecare reacție se eliberează de aproximativ un milion de ori mai multă energie decât într-o ardere chimică obișnuită, ca atunci când ardem cu lemne, de exemplu.
– Fuziunea are unele avantaje față de energia nucleară actuală: nu se formează reziduuri radioactive de lungă durată în procesul de reacție în sine și nu există posibilități pentru o escaladare a reacției în lanț care poate provoca o topire a miezului sau o explozie. Materiile prime pentru combustibil sunt, de asemenea, relativ ieftine și răspândite pe pământ, explică Göran Ericsson.
Încearcă din anii 1950
Cu toate acestea, obținerea unor reacții atât de durabile încât să se producă mai multă energie decât ceea ce este furnizat nu a avut succes până acum, în ciuda încercărilor făcute încă din anii 1950. Dar la JET, care este cel mai mare reactor experimental de fuziune din lume aflat în funcțiune, un nou record mondial a fost stabilit recent după reconstrucția interiorului reactorului și ajustările instrumentelor. În cele 5-6 secunde în care este posibil din punct de vedere tehnic să funcționeze reactorul, 59 MJ de energie au fost produse în timpul celor mai reușite experimente – o cantitate suficient de mare pentru a fierbe apă în 60 de oale. Poate că nu sună atât de impresionant și a reprezentat doar jumătate din energia necesară pentru a continua procesul.
– ITER este acum construit în sudul Franței, care are de aproximativ zece ori mai mult volum de combustibil decât JET. Acolo, intenția este de a elibera cel puțin de cinci ori mai multă energie prin reacțiile de fuziune decât este necesar pentru a le menține. Experimentele de la JET le-au dat, de asemenea, cercetătorilor o mare încredere că proiectarea ITER îl va putea realiza, spune Göran Ericsson.
Neutronii sunt monitorizați
La Universitatea din Uppsala, cercetătorii au lucrat de mult timp cu diferite aspecte ale puterii de fuziune. Nu în ultimul rând, ei sunt interesați de neutronii care sunt eliberați în timpul proceselor de fuziune și îndeplinesc o funcție importantă de a menține reacțiile prin formarea de combustibil nou. Problema este că neutronii creează o radiație intensă în jurul reactorului atunci când acesta este în funcțiune și că neutronii pot provoca reacții nucleare în alte substanțe din materialele de construcție ale reactorului, așa că este necesar să fii cu ochii pe ele.
– Grupul nostru de cercetare este lider în domeniul măsurătorilor de neutroni pentru fuziune. Avem mai multe sisteme avansate de măsurare „proprii”, am instalat reactoarele de cercetare a fuziunii JET și MAST. Sistemele noastre au luat date bune atât la înregistrările anterioare din 1997, cât și în timpul experimentelor din toamna anului 2021. Un alt grup din cadrul departamentului analizează aspecte mai fundamentale ale reacțiilor nucleare pe care neutronii le pot produce în materialul de construcție al reactorului. Un alt grup folosește metode fizice nucleare prin utilizarea fasciculelor de ioni pentru a analiza mostre de materiale din diferite experimente de fuziune, astfel încât să putem afla cum suprafețele și interiorul materialelor sunt afectate de condițiile speciale din jurul reactorului de fuziune, spune Göran Ericsson.
