Pentru prima data, cercetatorii au izbutit sa obtina, intr-un experiment de fuziune nucleara, o cantitate de energie mai mare decat cea introdusa in sistem – un progres care ne aduce cu un pas mai aproape de utilizarea acestei metode pentru producerea de energie, in viitor.
„Suntem mai aproape decat a ajuns oricine pana acum”, a declarat, intr-o conferinte de presa, Omar Hurricane, fizicianul care a condus experimentele desfasurate la Nuclear Ignition Facility (NIF), din cadrul Lawrence Livermore Laboratory, SUA. Rezultatele experimentelor au fost publicate in jurnalul Nature.
Experimentele au evidentiat, de asemenea, inceputul unui proces care ar putea duce la reactia de „aprindere”, sau ingnitie, un punct decisiv in relizarea eficienta a fuziunii. Ignitia reprezinta punctul incepand de la care reactia de fuziune incepe sa se autointretina; pana atunci, este nevoie de introducerea de energie din exterior pentru a intretine reactia.
Totusi, suntem inca departe de posibilitatea de a produce in mod eficient energie prin fuziune nucleara.
Actuala metoda de obtinere a energiei nucleare se bazeaza pe procesul de fisiune – „spargerea” unor nuclee atomice, proces in care se elibereaza energie.
Fuziunea ar reprezenta un proces invers – contopirea unor nuclee -, proces insotit, de asemenea, de eliberarea de energie.
Dar, in vreme ce fisiunea nucleara, pe care se bazeaza atat producerea de energie in centralale atomice, cat si fabricarea armelor nucleare, este un proces bine cunoscut, fuziunea nucleara este un fenomen pe care oamenii nu au reusit sa il stapaneasca si sa il faca eficient. Fuziunea nucleara se intalneste peste tot in Univers, la o scara colosala, avand loc in stele (inclusiv in Soarele nostru), dar nu a putut fi reprodus in mod simplu si eficient in laborator, in ciuda numeroaselor incercari. In centrul Soarelui, unde atomii de hidrogen se ciocnesc si se contopesc, doi cate doi, dand nastere heliului, procesul are loc la temperaturi enorme, de 100 milioane de grade Celsius, iar densitatea atomilor este si ea uriasa – conditii greu de imitat pe Pamant si care necesita cantitati imense de energie pentru a fi obtinute.
Fizicienii spera totusi ca, intr-o zi, fuziunea nucleara sa inlocuiasca fisiunea, fiind un proces mai „curat” de obtinere a energie, lipsit de riscurile asociate cu energia nucleara obtinuta prin fisiune.
Realizarea fuziunii nucleare pe Pamant necesita introducerea in reactor a unei mari cantitati de energie, care sa invinga fortele de respingere ce impiedica in mod obisnuit nucleele atomilor sa se contopeasca.
Pentru a fi eficienta ca metoda de obtinere a energiei, reactia de fuziune trebuie sa se autointretina si trebuie sa genereze mai multa energie decat a fost necesara pentru initierea ei.
Rezultatele obtinute de cerceta0torii de la Nuclear Ignition Facility (NIF) ne apropie de acest moment.
In setul de experimente realizate de ei, fizicienii au bombardat cu 192 de fascicule laser un recipient special din aur, numit hohlraum (foto); in interiorul sau se afla o pelicula foarte subtire de „combustibil”, compus din deuteriu si tritiu, izotopi grei ai hidrogenului, avand mai multi neutroni decat forma comuna a hidrogenului.
Cand fasciculul laser atinge hohlraum-ul, aurul emite raze X care vaporizeaza metalul si comprima stratul de combustibil, cu o presiune de 35 ori mai mare decat cea initiala, iar astfel combustibilul atinge o densitate de 2-3 ori mai mare decat cea din centrul Soarelui.
„E ca si cum ai porni de la o minge de baschet si ai comprima-o pana ar ajunge de marimea unui bob de mazare”, a spus Debbie Callahan, cercetator al NIF si unul dintre autorii studiului.
Printr-o comprimare atat de puternica, este invinsa forta de respingere dintre atomii de hidrogen si este initiata o reactie de fuziune intre acestia. Aceasta reactie, la randul ei, da nastere unor particule radioactive alfa (nuclee de heliu) care incalzesc combustibilul si declanseaza mai multe reactii de fuziune – un proces numit „bootstrapping”, ce reprezinta primul pas catre ignitie.
In experimentele realizate la NIF, cercetatorii au reusit sa depaseasca unul dintre obstacolele principale ale tehnologiei fuziunii: cantitatea de energie produsa de combustibilul de fuziune a fost mai mare decat cantitatea de energie furnizata de lasere pentru initierea reactiei.
Totusi, asta nu inseamna ca procesul este eficient economic, pentru ca, daca se ia in calcul balanta energetica totala a procesului, acesta tot consuma de cca. 100 de ori mai mult decat produce (e nevoie de multa energie pentru generarea fasciculelor laser, de exemplu).
Ramane, totusi, un progres foarte promitator, care ne apropie de ziua in care vom putea folosi fuziunea nucleara pentru producerea energiei.
