China aprinde "soarele" artificial, nou pas major spre obţinerea energiei din fuziune nucleară

Autor: Andrei Itu

Astfel, "soarele" artificial al Chinei a reuşit să menţină stabilă plasma superfierbinte la densităţi extreme, transmite Live Science care citează un material publicat la 1 ianuarie în revista Science Advances.

Reactorul Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) a menţinut plasma - a patra stare a materiei de înaltă energie - stabilă la densităţi extreme, fapt despre care anterior a fost considerat un obstacol major în dezvoltarea tehnologiei de fuziune nucleară, conform unui comunicat emis de Academia Chineză de Ştiinţe.

Ce arată constatările

"Constatările sugerează o cale practică şi scalabilă pentru extinderea limitelor de densitate în tokamak-uri şi dispozitive de fuziune cu plasmă de generaţie următoare", a spus în comunicat co-autorul principal al studiului, Ping Zhu, profesor la Şcoala de Inginerie Electrică şi Electronică de la Universitatea de Ştiinţă şi Tehnologie din China.

Fuziunea nucleară are potenţialul pentru o energie curată aproape nelimitată, adică energie fără deşeuri nucleare ori emisii de gaze cu efect de seră, eliberate prin arderea combustibililor fosili. Noile descoperiri ar putea să reprezinte un pas mai aproape de deblocarea acestei surse de energie, despre care unii cercetători afirmă că am putea-o valorifica în câteva decenii.

Tehnologia fuziunii nucleare este încă o ştiinţă experimentală

Însă tehnologia fuziunii nucleare este în dezvoltare de peste 70 de ani. Încă este o ştiinţă experimentală, reactoarele consumând de obicei mai multă energie decât pot produce.

Reactoarele de fuziune sunt concepute cu scopul de a fuziona doi atomi uşori într-un singur atom mai greu prin intermediul căldurii şi presiunii. Astfel, ele generează energie într-un mod asemănător cu Soarele. Cu toate acestea, Soarele are o presiune mult mai mare față de reactoarele Pământului. Prin urmare, oamenii de ştiinţă compensează prin captarea plasmei fierbinţi la temperaturi mai mari decât cele solare.

EAST din China este un reactor cu izolare magnetică, sau tokamak, conceput cu scopul de a menține plasma arzând continuu pentru perioade îndelungate de timp. Reactorul încălzeşte plasma, o captează într-o cameră în formă de gogoaşă utilizând câmpuri magnetice puternice.

Reactoarele Tokamak nu au reuşit deocamdată să realizeze aprinderea prin fuziune, care este punctul în care procesul de fuziune devine autosustenabil, dar reactorul EAST a crescut timpul în care poate menţine constantă o buclă de plasmă extrem de fierbinte.

Un obstacol în calea cercetării

Un obstacol pentru cercetătorii în domeniul fuziunii e o limită de densitate numită Limita Greenwald, dincolo de care plasma devine de obicei instabilă. Această limită este o problemă pentru că în timp ce densităţile plasmatice mai mari permit mai multor atomi să se ciocnească unii de alţii, scăzând astfel costul energetic al aprinderii, instabilitatea ucide şi reacţia de fuziune.

Pentru a depăşi Limita Greenwald, oamenii de ştiinţă de la EAST au gestionat cu atenţie interacţiunea plasmei cu pereţii reactorului.

S-au controlat doi parametri cheie la pornirea reactorului: presiunea iniţială a gazului combustibil şi încălzirea electronilor prin rezonanţă ciclotronică, ori frecvenţa la care electronii din plasmă au absorbit microundele. Acest lucru a menţinut plasma stabilă la densităţi extreme de 1,3 până la 1,65 ori peste Limita Greenwald, mult mai mare față de intervalul operaţional obişnuit al tokamak-ului de 0,8 până la 1, potrivit studiului.

Aceasta nu a fost prima dată când Limita Greenwald a fost depăşită, conform sursei citate.

Alt moment când limita a fost depășită

De exemplu, tokamak-ul DIII-D National Fusion Facility al Departamentului de Energie al SUA din San Diego a depăşit limita în 2022, iar în 2024, cercetătorii de la Universitatea Wisconsin-Madison din Wisconsin au afirmat că au menţinut o plasmă tokamak stabilă la aproximativ 10 ori Limita Greenwald utilizând un dispozitiv experimental.

Cu toate acestea, performanţa atinsă la EAST le-a permis cercetătorilor să încălzească plasma la o stare teoretizată anterior, numită "regim fără densitate". Pentru prima dată, plasma a rămas stabilă pe măsură ce densitatea a crescut. Cercetarea are la bază  o teorie numită autoorganizarea pereţilor plasmei (PWSO), ce propune că un regim fără densitate ar putea fi posibil atunci când interacţiunea dintre plasmă şi pereţii reactorului e într-o stare atent echilibrată, potrivit declaraţiei.

Progresele de la EAST şi în SUA vor influenţa dezvoltarea de noi reactoare

Progresele făcute la EAST şi în SUA vor influenţa dezvoltarea de noi reactoare. China şi SUA fac ambele parte din programul Reactorului Termonuclear Experimental Internaţional (ITER), care este o colaborare între zeci de ţări, cu scopul de a construi cel mai mare reactor de fuziune tokamak din lume în Franţa.

ITER va fi un alt reactor experimental conceput pentru a crea fuziune susţinută în scopuri de cercetare, însă ar putea deschide calea pentru centralele electrice de fuziune. Se aşteaptă ca reactorul ITER să înceapă să producă reacţii de fuziune la scară largă din anul 2039, scre Agerpres

Vezi și - Top 10 cele mai mari economii din lume în 2026