VIDEO Un centru stiintific din Marea Britanie tinteste catre un nou record in domeniul fuziunii nucleare – pragul de rentabilitate

Experimentul Jet din Oxfordshire a fost lansat in 1984 in incercarea de a intelege fuziunea, un proces ce reprezinta sursa principala de energie in stelele active. Jet a primit recent o extensie de 5 ani, timp in care va rula la putere maxima incercand sa inregistreze un record – mult ravnitul obiectiv de „rentabilitate”, punct in care fuziunea confera la fel de multa energie pe cat consuma, transmite BBC.

Profesorul Steve Cowley, directorul Culham Centre for Fusion Energy – care deruleaza experimentul Jet -, a declarat pentru BBC News ca o aprobare de a rula programul Jet la putere maxima va permite oamenilor de stiinta sa incerce, pana la sfarsitul deceniului, sa inregistreze noul record mondial.

Fuziunea este semnificativ diferita de energia nucleara curenta, care opereaza cu divizarea atomilor – fisiune nucleara – mai degraba decat cu contopirea lor, cum se intampla in fuziune.

„Speram sa repeta recordurile anterioare si sa le extindem” a declarat Prof. Cowley pentru BBC. „Recordul nostru mondial a fost in 1997, credem ca il putem imbunatati considerabil si sa obtinem rezultate cu adevarat spectaculoase. Ne pregatim pentru asta si pana la sfarsitul deceniului o vom face”, a adaugat omul de stiinta britanic.

In pofida istoriei fuziunii nucleare care se intinde pe aproximativ cinci decenii, oamenii de stiinta care sperau sa valorifice fuziunea ca sursa de enrgie s-au confruntat cu multe obstacole. Cu toate acestea, fuziunea ramane o perspectiva atractiva, deoarece poate deveni o sursa aproape nelimitata de energie curata.

Comunitatea stiintifica care studiaza fuziunea spera ca norocul s-ar putea schimba odata cu lansarea experimentului de fuziune ITER la Cadarache, in sudul Frantei, in 2020. Specialistii de la Jet sunt acum in proces de semnare a unui contract care va mentinerea in functiune a instalatiei alti cinci ani.

Jet (Joint European Torus) a fost prototipul pentru ITER si pe durata sa de viata extinsa va efectua o repetitie pentru reactorul mult mai mare din Franta, care va avea ca misiun sa demonstreze viabilitatea stiintifica a puterii fuziunii.

Prof. Cowley spera, de asemenea, sa foloseasca cei cinci ani pentru a instrui tineri oameni de stiinta care ar putea sa isi foloseasca cunostintele la ITER.

In timpul extensiei primite de Jet, oamenii de stiinta vor incepe sa foloseasca din nou amestecul de conbustibili termonucleari deuteriu-tritiu necesar pentru putere de fuziune maxima. Pana de curand, oamenii de stiinta au rulat experimentul folosind doar deuteriu. Desi rularea experimentului in acest mod permite oamenilor de stiinta sa obtina informatii stiintifice valoroase, este nevoie atat de deuteriu cat si de tritiu pentru a depasi recordul stabilit de catre centrul din Oxfordshire in urma cu 17 ani.

„Jet este singurul utilaj din lume care poate face fata acestui combustibil. Cand pui in el tritiu, reactioneaza ca un nebun”, a explicat profesorul Cowley.

Jet utilizeaza aceeasi abordare a fuziunii ca Iter. Acest lucru este cunoscut sub numele de MCF – magnetic confinement fusion, metoda in care un gaz incarcat electric, numit plasma, este incalzit la milioane de grade in interiorul unui tub etans numit „Tokamak”.

Temperatura din interiorul instalatiei Jet cand lucreaza la intensitate maxima poate urca pana la 200 milioane grade Celsius, o temperatura de peste 10 ori mai mare decat cea din centrul Soarelui – estimata la circa 15 milioane grade Celsius.

In 1997, oamenii de stiinta au bagat in instalatie 24MW de energie si au reusit sa obtina de 16MW – un castig de energie de fuziune de aproximativ 0,7. Este necesar un factor de merit (cunoscut ca Q) – raportul dintre puterea produsa prin reactiile de fuziune termonucleare si puterea folosita pentru a incalzi plasma – mai mare de 1 pentru a obtine „rentabilitate”, raport in care cantitatea de energie produsa este egala cu cantitatea de energie consumata.

Cu toate acestea, este necesar un factor de merit mai ridicat pentru a obtine fuziunea auto-intretinuta, unde reactiile continua fara aport exterior de energie.

„Speram ca in urmatoarele experimente ale Jet ne vom apropia de un factor de merit de 1. Dar asta nu e bine pentru producerea de energie – avem nevoie de un castig de 10, 20, 30 – sa iasa mult mai multa energie decat bagam. Asta este ceea ce va face Iter”, explica Prof. Cowley.

Jet este rezultatul unui plan european pentru energie de fuziune conceput in anii 1970. Recent, instalatia a trecut printr-o serie de imbunatatiri pentru a fi in conformitate cu ITER. In urmatoarea perioada, vor iesi la suprafata si posibile provocari ale obtinerii energiei de fuziune.

„Plasma scuipa din rezervoare particule de neutroni. Neutronii care ies din fuziune au de 10 ori mai multa energie decat cei care provin din fisiune nucleara”, mai arata Steve Cowley. „Cand se lovesc de pereti (peretii Tokamak – n.red.), rearanjeaza atomii din aceste suprafete. Intrebarea care se ridica este, avem un material care sa reziste la rearanjarea atomilor sai de 10 ori pe an?”

In noiembrie 2013, Parlamentul European a aprobat oficial bugetul de cercetare de 80 miliarde de euro a Horizon 20-20 al Comisiei Europene. Aceasta cuprinde fonduri de circa 300 milioane de euro pentru a continua functionarea Jet. Autoritatile sunt acum in proces de semnare a documentelor care vor permite noua finantare.

National Ignition Facility din SUA a facut recent propria descoperire in domeniu fuziunii. NIF are o abordare diferita fata de Jet si ITER, concentrand fascicule de la cel mai puternic laser din lume pentru a incalzi si comprima o mica pastila de combustibil de hidrogen pentru a initia reactii de fuziune nucleara.

In timpul unui experiment in septembrie 2013, cercetatorii americani au depasit o etapa cruciala in drumul spre obtinerea fuziunii nucleare auto-intretinute, mica cantitate de energie eliberata prin reactia de fuziune depasind cantitatea de energie absorbita de combustibil.