Stăpânirea fuziunii, procesul care are loc în interiorul Soarelui, ar putea deveni pentru omenire o sursă de energie curată și inepuizabilă

E loc sub soare și pentru fuziunea nu­cleară. Stăpânirea fuziunii, procesul care are loc în interiorul Soarelui, ar putea deveni pentru omenire o sursă de energie curată și inepuizabilă.

Fuziunea nucleară poate fi o sursă ieftină, nepoluantă și inepuizabilă de energie, o promisiune neconcretizată deocamdată, chiar dacă tehnologia a fost testată cu 70 de ani în urmă. De fiecare dată când se discută despre energia nucleară se face referire de fapt la fisiunea nucleară, cea care generează energie, „spărgând“ atomii (atomii grei – uraniu, plutoniu și thoriu) și care este de altfel sursa puterii distructive a armelor nu­cleare, dar și a tuturor generatoarelor nucleare funcționale azi.

Fuziunea nucleară, pe de altă parte, re­prezintă procesul opus – de unire a nucleelor a doi atomi ușori (de obicei, izotopi ai hi­drogenului sau ai heliului). Este exact reacția care alimentează Soarele, grație tem­peraturii și câmpurilor gravitaționale ale acestuia.

Pentru a putea recrea reacția de fuziune, omul are nevoie de gaze încălzite la peste 100 de milioane de grade Celsius care să fie controlate cu lasere și magneți extrem de puternici. Temperatura foarte ridicată și com­­presia determină nucleele (care, încăr­cate cu sarcini pozitive, în condiții obișnuite s-ar respinge) să fuzioneze. Întregul proces eliberează energie și, dacă este menținut, ajunge să gene­reze mai multă energie decât consumă.

Progrese

Energia electrică generată prin fuziune nucleară are zero emisii poluante, deșeuri minime și nici nu implică riscurile unui accident nuclear de tipul celui survenit pe 26 aprilie 1986 la Cernobîl.

Combustibilul derivat din heliu sau hidrogen este ieftin și din plin. Asta se în­tâmplă la nivel teoretic. În prac­tică, nu știe nimeni cu exactitate. Forțarea a două nuclee să fuzioneze are nevoie de cantități enorme de energie, iar în rarele momente când s-a putut experimenta, ener­gia pro­dusă a fost insuficientă pentru a pu­tea iniția și menține procesul de fuziune. Iar pen­tru a și ajunge în etapa de a genera ener­gie su­fi­cientă, reacția trebuie să se poată întreține singură. Pentru oamenii de știință care caută echi­valentul atomic pentru sintagma bere gratis pentru toată lumea, obținerea unei reacții de fuziune care se susține singură rămâne deocamdată o promisiune greu de realizat. Dar se fac pași.

Noile progrese în domeniul imprimantelor 3D – necesare pentru producția echipamentului cu cavități perforate –, al puterii de calcul (pentru a calcula masa și energia) și al științei materialelor tehnologice (benzi magnetice extrem de subțiri) au înlesnit pro­grese importante în ultimele luni. Astfel, în august, cercetătorii de la Lawrence Livermore National Laboratory din California (SUA) au reușit un record în materie de pro­ducție de energie prin fuziune nucleară, chiar dacă explozia a durat doar o fracțiune de secundă. Experimentul a produs 1,35 me­ga­jouli (MJ) de energie, adică circa 70% din energia lase­rului folosit pentru a iniția acest proces. Ob­ținerea „aprinderii“ presupune produce­rea prin fuziune a unei energii mai mari de 1,9 MJ, cât livrează laserul, de­ta­liază BBC. Laboratorul folosește lasere pu­ternice pentru a încălzi și comprima com­­bustibil pe bază de hidrogen, inițiind procesul de fuziune.

„Este un salt imens pentru fuziune și pentru comunitatea care cercetează acest fe­no­men“, a declarat Debbie Callahan, fizi­cian la Lawrence Livermore National Laboratory.

Investiții

Între timp, criza climatică pro­vo­cată de poluarea alimentată de combustibilii fosili i-a împins pe mulți investitori spre alternativele ecologice. Pe 5 noiem­brie, startupul Helion Energy a anunțat că a ridicat 500 de milioane de dolari în cea mai recentă rundă de investiții, cea mai mare pentru o firmă privată specializată în fuziune nucleară. Compania speră să obțină energie elec­trică cel mai târziu în 2024, după cum a indicat David Kirtley, chief exe­cutive officer (CEO) al firmei Helion.

Circa 35 de startupuri specializate în fu­ziune au reușit să atragă aproape două mi­liarde de dolari în investiții private, potrivit datelor pe 2021 ale Global Fusion Industry, o analiză comună realizată de Agenția Inter­na­țională pentru Energie Atomică (AIEA) și Asociația pentru Industria Fuziunii.

„Fuziunea nucleară părea imposibilă, dar acum, cu o nouă generație de fizicieni și ingineri în domeniul privat care se întrec să o ducă în zona comercială, există speranțe“, crede Jane Hotchkiss, care de 30 de ani lu­crează în domeniul energiei regenerabile și care conduce organizația neguvernamen­tală Energy for the Common Good.

Spre deosebire de energia solară și de cea eoliană, care au nevoie de stocare în ba­terii și de adaptarea rețelei de electricitate pentru a ține cont de variațiile în furni­zare (sunt și zile înnorate, și zile fără vânt), centralele pe fuziune nucleară produc încontinuu. Energia generată poate fi folosită și pentru a produce hidrogen verde, un com­bustibil dens care poate contribui la eli­minarea emisiilor de dioxid de carbon din transportul rutier, aviatic și maritim.

Vedetă la Glasgow

Problema este dis­tanța dintre ce am putea face și ce facem acum. Provocările tehnologice privind crea­rea unui „soare“ pe Pământ necesită inves­tiții enorme, dincolo de ceea ce chiar și cei mai curajoși investitori de tip venture capital sunt dispuși să riște. „Fuziunea este so­luția omenirii la criza climatică. Trebuie să încetăm să o mai tratăm ca pe o cercetare științifică, trebuie să o vedem ca pe un produs comercial“, ține să sublinieze Hotchkiss, adăugând că și guvernele trebuie să se implice.

Și asta începe să se întâmple. Guvernul britanic a investit deja 250 de milioane de do­lari într-un reactor pe bază de fuziune nu­cleară și planul este ca acesta să gene­reze energie din 2040. În Franța, proiectul ITER, în valoare de 25 de milioane de dolari, ar trebui să devină operațional în 2025.

Între timp, summitul climatic al Organi­za­ției Națiunilor Unite (ONU) desfășurat recent la Glasgow (Scoția) a fost locul în care fuziunea a primit atenție specială – pentru prima dată, această tehnologie a fost vedeta unei mese rotunde și a unei expoziții la centrul de știință din Glasgow.

Potrivit AIEA, energia produsă din surse regenerabile în 2022 va acoperi jumătate din cererea mondială. Restul va fi acoperit tot din surse convenționale, adică tradițio­nalul combustibil fosil. „A venit momentul să luăm în serios fuziunea nucleară. Oferă prea multe soluții la ceea ce este problema­tic în actuala producție de energie“, spune tot Hotchkiss.

Experimentul

Primele experimente cu lasere de mare pu­tere au avut loc în octombrie 2010.

• FUZIUNE TERMONUCLEARĂ. ­­La Lawrence Livermore National Laboratory, 192 de raze laser (cea mai puternică concentrare de energie laser din lume) sunt direcționate către o capsulă de mărimea unei boabe de piper con­ți­nând deuteriu și tritiu. Combustibilul este comprimat la o densitate de 100 de ori mai mare decât a plumbului și încălzit la 100 de milioane de grade Celsius.
• PUȚIN. ­­Cantitatea de energie obținută în cadrul experimentului este impresionantă, în termeni de fuziune, dar în practică este echi­valentă doar cu energia necesară pentru a fierbe apa dintr-un ibric.

Acest articol a apărut în numărul 130 al revistei NewMoney

FOTO: Getty