Căutarea Graalului Sfânt al Energiei

Bine, lăsați-mă să vă ofer o perspectivă. Energia fuziunii este, în esență, Graalul Sfânt al energiei curate. Este ceea ce alimentează soarele, nu produce emisii de carbon, creează reziduuri radioactive minime și folosește un combustibil practic nelimitat (hidrogenul, pe care îl poți obține din apă). Dacă am putea stăpâni fuziunea pe Pământ, am avea, în esență, o sursă de energie curată și nelimitată care ar putea susține civilizația timp de milenii.

Atunci de ce nu avem încă centrale de fuziune? Pentru că, oameni buni, este incredibil de greu de realizat.

Timp de peste 70 de ani, oamenii de știință au lucrat la ceea ce se numește criteriul Lawson — o regulă matematică ce le spune dacă plasma (starea de materie super-încălzită unde are loc fuziunea) poate rămâne suficient de fierbinte și densă, suficient de mult timp, pentru a susține reacțiile de fuziune fără a avea nevoie de încălzire externă constantă. Gândiți-vă la asta ca la încercarea de a menține un foc de tabără aprins în condiții extrem de dure. Scopul este să faci focul suficient de fierbinte încât să se hrănească singur.

Însă iată problema: acel criteriu le-a spus oamenilor de știință ce condiții aveau nevoie, dar nu și cum să ajungă acolo în cel mai eficient mod.

Analogia muntelui care chiar ajută

Acum, aici devine interesant. Oamenii de știință de la Princeton Plasma Physics Lab — care cred sincer că merită mult mai multă atenție decât primesc — au decis să privească această problemă diferit.

Imaginați-vă că drumul spre aprinderea fuziunii este ca un lanț muntos. Destinația (fuziunea sustenabilă) este pe cealaltă parte. Abordarea tradițională a fost, în esență, încercarea de a urca direct peste vârful cel mai înalt: să faci plasma super-densă mai întâi, apoi să injectezi cantități enorme de căldură până când are loc aprinderea.

Dar acești cercetători au spus: „Ce-ar fi dacă ar exista un pas de munte? O cale de contur?”

Noile lor calcule sugerează că există cu siguranță. În loc să creștem densitatea mai întâi, ce-ar fi dacă am încălzi plasma înainte de a o comprima? Este ca și cum ai alege să conduci printr-un pas de munte în loc să urci până pe vârf. Ajungi la aceeași destinație, dar folosești mult mai puțină energie pentru a ajunge acolo.

Dr. Luis Delgado-Aparicio a explicat frumos: „Multe companii vor să urce muntele direct și cheltuie energie enormă pentru a ajunge acolo. Mergi în jurul vârfului în schimb. Ajungi în același loc într-un mod mult mai inteligent și folosești mult mai puțină energie.”

Ce este, naiba, „Săla de Cordey”?

Acum, trebuie să vorbesc despre asta pentru că este cu adevărat interesant. Cercetătorii au identificat ceva numit „săla de Cordey” în peisajul lor matematic.

În geografie, o sălă este un punct scăzut între două vârfuri montane — practic, un pasaj natural prin munți. În fizica fuziunii, săla de Cordey reprezintă calea cea mai eficientă prin hotarul dintre plasma care are nevoie de încălzire externă și plasma care se poate susține singură prin fuziune.

Iată o modalitate utilă de a gândi la asta: oamenii de știință măsoară eficiența fuziunii folosind ceva numit „Q”. O valoare Q de 5 înseamnă că reacțiile de fuziune produc de cinci ori mai multă energie decât introduci tu. Săla de Cordey într-un sistem ideal se situează în jurul valorii Q=5 — ceea ce pare mult, dar este de fapt calea ușoară de traversat. Problema este că sistemele reale de fuziune au complicații (impurități, câmpuri magnetice intense) care deplasează locul în care se află această sălă.

Înțelegerea locului unde se află cu adevărat acea sălă pentru orice proiect de reactor este crucială pentru a ști dacă întregul proces este chiar fezabil.

De ce contează acest lucru pentru viitor

Această cercetare ar putea avea implicații masive pentru proiectarea viitoarelor reactoare de fuziune, în special tokamak-urile și stellaratoarele — dispozitivele în formă de doughnut care folosesc câmpuri magnetice puternice pentru a conține plasma la temperaturi mai fierbinți decât nucleul soarelui.

Iată ce mă entuziasmează: trăim într-o perioadă cu adevărat remarcabilă pentru cercetarea fuziunii. Între această descoperire de la Princeton, abordarea istorică a fuziunii cu laser de la National Ignition Facility și miliardele de dolari care curg către companiile private de fuziune, suntem mai aproape ca niciodată de energia de fuziune practică.

Va salva fuziunea de schimbările climatice mâine? Nu. Acestea sunt încă tehnologii complexe, costisitoare și care vor mai fi câțiva ani de distanță. Dar descoperiri precum acest „atac şort” de la Princeton ar putea face ca ultima etapă a călătoriei să fie mult mai scurtă și mai ieftină.

După șapte decenii de încercări de a urca muntele, se pare că ar fi existat o rută pitorească de tot. Și, personal? Eu sunt pentru ea.

Sursă: ScienceDaily