În anii 1980, în adâncurile deșertului Nevada, SUA au efectuat cercetări secrete în domeniul armelor nucleare.

Printre experimente s-a numărat un efort de a vedea dacă fuziunea nucleară, reacția care alimentează Soarele, ar putea fi declanșată pe Pământ într-un cadru controlat. Experimentele au fost clasificate, însă fizicienii știau foarte bine că rezultatele au fost promițătoare.

Dezvoltarea primelor arme nucleare

Aceste cunoștințe au atras atenția a doi tineri absolvenți care lucrau la Laboratorul Național Los Alamos la sfârșitul anilor 2000, Conner Galloway și Alexander Valys. Laboratorul Los Alamos a fost inițial înființat în 1943 ca un loc strict secret pentru dezvoltarea primelor arme nucleare.

Situat în apropiere de Santa Fe, New Mexico, acesta este în prezent un centru de cercetare și dezvoltare al guvernului SUA. „Când Alex și cu mine am aflat despre aceste teste de la Los Alamos, reacția noastră a fost de genul „wow, fuziunea inerțială a funcționat deja!”. Au fost aprinse granule la scară de laborator, detaliile au fost clasificate, dar au fost făcute publice suficiente informații încât să știm că aprinderea a fost realizată”, spune Galloway.

Fuziunea nucleară este procesul de fuziune a nucleelor de hidrogen. Acesta produce cantități imense de energie. Reacția creează heliu și nu deșeurile radioactive cu durată lungă de viață ale procesului de fisiune, care sunt utilizate în centralele nucleare existente. Dacă fuziunea poate fi exploatată, atunci aceasta promite energie electrică din abundență, generată fără a produce CO2.

Cercetătorii au făcut o descoperire importantă

Aceste teste din anii 1980 au condus la construirea de către guvernul SUA a instalației naționale de aprindere (NIF) din California, un proiect menit să vadă dacă peleții de combustibil nuclear pot fi aprinși cu ajutorul unui laser puternic.

După mai mult de un deceniu de muncă, la sfârșitul anului 2022, cercetătorii de la NIF au făcut o descoperire importantă. Oamenii de știință au efectuat primul experiment în ceea ce privește fuziunea controlată care a produs mai multă energie din reacție decât cea furnizată de laserele care au declanșat-o.

În timp ce fizicienii din întreaga lume se minunau de această descoperire, cercetătorilor de la NIF le-a luat mult mai mult timp decât se așteptau. „Erau lipsiți de energie”, spune dl Galloway.

Construirea unei reacții de fuziune funcționale

El nu vrea să spună că aveau nevoie de mai multe gustări, ci că laserul NIF era doar suficient de puternic pentru a aprinde pastila de combustibil. Galloway și Valys sunt de părere că laserele mai puternice vor face posibilă construirea unei reacții de fuziune funcționale, care să poată furniza electricitate rețelei electrice. Pentru a realiza acest lucru, au înființat Xcimer, cu sediul în Denver.

NIF a trebuit să se mulțumească cu un laser care putea pompa doi megajouli de energie. Dl Galloway și dl Valys intenționează să experimenteze cu lasere care pot furniza până la 20 de megajouli de energie. „Credem că între 10 și 12 [megajouli] este punctul optim pentru o centrală electrică comercială”, spune Galloway.

O astfel de rază laser ar lovi capsula de combustibil cu un pumn puternic. Ar fi ca și cum ai lua energia unui camion articulat de 40 de tone care se deplasează cu 100 km/h și ai focaliza-o asupra capsulei de dimensiunea unui centimetru pentru câteva miliardimi de secundă. Laserele mai puternice vor permite Xcimer să utilizeze capsule de combustibil mai mari și mai simple decât NIF. Acesta a întâmpinat dificultăți în perfecționarea acestora.

Încercarea de a construi un reactor de fuziune

Xcimer se alătură zecilor de alte organizații din întreaga lume care încearcă să construiască un reactor de fuziune funcțional. Există două abordări principale. Zdrobirea unei pastile de combustibil cu ajutorul laserelor face parte din categoria fuziunii prin confinare inerțială.

Cealaltă metodă, cunoscută sub numele de fuziune prin confinare magnetică, utilizează magneți puternici pentru a prinde un nor de atomi în flăcări numit plasmă. Ambele abordări au de depășit provocări tehnice descurajatoare.

Acesta și-a petrecut lunga carieră lucrând în domeniul cercetării și politicii energetice. În timp ce profesorul Lowe susține dezvoltarea tehnologiei de fuziune, el susține că un reactor care folosește fuziunea funcțional nu va apărea suficient de repede pentru a contribui la reducerea emisiilor de CO2 și la combaterea schimbărilor climatice.

Cei din industria fuziunii nu neagă provocările tehnice, dar consideră că acestea pot fi depășite. Xcimer intenționează să utilizeze o „cascadă” de sare topită care curge în jurul reacției de fuziune pentru a absorbi căldura.

Cauzele care ar duce la deteriorarea reactorului

Fondatorii sunt încrezători că pot lansa laserele și înlocui capsulele de combustibil. Asta presupune să înlocuiască una la fiecare două secunde în timp ce mențin acest flux în mișcare. Fluxul de sare topită va fi, de asemenea, suficient de gros pentru a absorbi particulele de înaltă energie. Acestea ar putea deteriora reactorul.

„Avem doar două raze laser relativ mici care vin din fiecare parte a pastilei de combustibil. Așadar, avem nevoie doar de un spațiu în flux suficient de mare pentru aceste raze. Astfel, nu trebuie să oprim și să pornim întregul flux”, spune Valys.

Xcimer plănuiește să experimenteze laserele timp de doi ani. Asta înainte de a construi o cameră, în care să poată ținti peleții de combustibil. Etapa finală ar fi reactorul funcțional. Acesta, speră ei, ar putea fi conectat la rețeaua electrică la mijlocul anilor 2030, potrivit bbc.