Steleratorul

Este aproape sigur că Soarele nostru se află la aproximativ jumătate din vârsta sa. Peste 5 miliarde de ani el se va transforma într-o stea gigantă roșie, ce va înghiți cele mai apropiate 3 planete, apoi va exploda, rămânând o pitică albă și o nebuloasă planetară.

Dacă oamenii vor evolua vor trebui să își găsească și mijloace de a se deplasa de pe o planetă pe alta, în masă, și de a-și descoperi noi resurse energetice. Cercetările actuale indică și direcția: fuziunea nucleară în laboratoare, în viitoarele centrale nucleare, va imita procesele care se petrec în Soare și va furniza energie mai multă cu infinit mai puține riscuri de radiații și poluare radioactivă pe care actuala tehnologie (fisiunea nucleară) nu le poate evita. Fuziunea lucrează cu hidrogen din apă și generează heliu, gaz care nu e toxic, iar reziduurile ar putea fi doar apa.

Primele cercetări sunt făcute pentru realizarea și păstrarea constantă a unor temperaturi foarte înalte, unde nucleele atomice pot fuziona, creînd un nou nucleu, mai greu. Aceasta se realizează în Soare prin plasmă. Relativ ușor de reprodus pe Terra (tuburile de neon, flăcările conțin plasmă) necesită un câmp electromagnetic sau magnetic foarte puternic pentru stabilizarea și păstrarea sa, pentru a compensa un consum de combustibil prea mare pentru a o re-produce, dacă e pierdută.

Mai există, ca model teoretic, fuziunea la rece cu elemente din paladiu și apă grea, dar subiectul e controversat, neexistând deocamdată confirmări de realizare a acestei variante.

Istoric, din 1985 s-a propus să se dezvolte cercetările pe plan internațional pentru creearea noii tehnologii, prin cooperare. Proiectul ITER, fondat în acel an, a reunit cercetările din U.E. (45%, contributorul principal), SUA, Rusia(URSS), Japonia, China , India, și Coreea de Sud.

Construcția complexului Tokamak ITER a început în anul 2013, construcția infrastructurii se planifica a se termina în 2019, pornirea reactorului să aibă loc în același an, experimentele cu plasma să înceapă din 2020, iar experimentele de fuziune cu deuteriu–tritiu să înceapă în 2027. Termeni care s-ar putea depăși pentru că tehnologia se modifică an de an, iar noutățile descoperite din mers se adaugă în proiect, după analizarea lor de către specialiști.

Schema de principiu a tokamakului ITER:

Iată cum s-a ajuns cu construcția sa în septembrie 2017:

Aceste aparate trebuie să producă și să controleze o minge de gaz de plasmă de 100 milioane de grade Celsius.

Există câteva modele de reactoare nucleare de fuziune care funcționează în întreaga lume chiar acum, care încearcă să facă fuziunea, în competiție, iar modelul Wendelstein 7-X (W 7-X) este unul dintre cele mai promițătoare încercări. În loc să se încerce controlul plasmei cu un câmp magnetic clasic, 2D, care este abordarea utilizată de reactoarele tokamak mai frecvent, steleratorul funcționează generând câmpuri magnetice răsucite, 3D.

Acest lucru permite stelleratorilor să controleze plasma fără a fi nevoie de curent electric -pe care se bazează tokamakurile – și, prin urmare, fac steleratoarele mai stabile, deoarece pot continua lucrul chiar dacă curentul intern este întrerupt.

foto www.sciencemag.org/news

O echipă de cercetători din SUA și Germania au confirmat în 2016 că steleratorul W 7-X produce câmpurile magnetice 3D super-puternice, pe care proiectul le-a prezis, cu „precizie fără precedent”. Cercetatorii au realizat o rata de eroare mai mica de 1/ 100.000. În ciuda faptului că mașina a controlat cu succes plasma de heliu în decembrie 2015 și apoi, mai dificil, plasma de hidrogen în februarie 2016, nimeni nu a arătat că câmpul magnetic funcționează de fapt conform modelului teoretic. Pentru a-l măsura, echipa de cercetători de la Departamentul Energiei din SUA și Institutul Max Planck de Fizică Plasmă din Germania au trimis un fascicul de electroni de-a lungul liniilor câmpului magnetic din reactor.

Folosind o bară fluorescentă, au trecut prin acele linii și au creat lumină în forma câmpurilor. Rezultatul, pe care îl puteți vedea în filmarea de mai jos, arată tipul exact al câmpurilor magnetice răsucite pe care le face.

În ciuda acestui succes, W 7-X nu este destinat să genereze electricitate din fuziunea nucleară – este pur și simplu conceptul de a arăta că principiul unui stelerator funcționează.

În 2019, reactorul va începe să utilizeze deuteriu în loc de hidrogen pentru a produce reacții reale de fuziune în interiorul mașinii, dar nu va fi capabil să genereze mai multă energie decât curentul necesar creerii plasmei. Asta-i ceva ce va reuși, sperăm, să o depășească următoarea generație de steleratori.

Nu este ceva ce se va întâmpla mâine, dar este un moment extraordinar de incitant pentru fuziunea nucleară, W7-X concurând oficial cu reactorul tokamakul ITER din Franța – amândouă capabile să prindă plasma suficient timp pentru încercarea fuziunii.

În final aruncăm o privire prin laboratorul Sandia – New Mexico, SUA și prin cel din General Fusion – Vancouver, Canada.