Un proiect al cercetătorilor Universității din Wisconsin-Madison a mai parcurs un pas al aventurii prin care energia obținută din fuziune va deveni realitate.
Echipa de cercetare, condusă de către prof. David Anderson și asistentul său John Canik, a demonstrat recent că anumite stellaratoare ar putea fi utilizate pentru realizarea reacției de fuziune.
Aparatul folosit de către echipa de la Madison poartă numele de Helically Symmetric eXperiment, pe scurt HSX, și este o cameră de plasmă cu o alcătuire neobișnuită. Însă tocmai configurația sa ieșită din comun este cea care îi permite să depășească una dintre principalele bariere ce stau în calea folosirii stellaratoarelor în reacția de fuziune. Restul agregatelor de acest tip pierd prea multă energie pînă ce reușesc să atingă temperaturile înalte necesare fuziunii. Rezultatele experimentelor de la Madison, publicate în ultimul număr al Physical Review Letters, arată că designul inedit al HSX îl face să piardă mai puțină energie decît alte stellaratoare.
Plasma este un gaz ionizat, extrem de fierbinte, care poate conduce curentul electric. În esență, aceasta este materia din care sînt făcute stelele. Dacă sînt încălziți dincolo de o anumită temperatură, ionii de hidrogen dintr-un asemenea nor de plasmă pot fuziona în atomi de heliu, producînd căldură, deci energie. Fuziunea ar putea reprezenta astfel, o sursă curată și nelimitată de energie.
Cercetările actuale legate de realizarea fuziunii la scară industrială vizează două mari tipuri de dispozitive: tokamak-urile și stellaratoarele. Între acestea, HSX încearcă să combine stabilitatea stellaratoarelor cu confinarea mult mai eficientă din punct de vedere energetic a tokamak-urilor.
„Cu cît mai lent iese energia dintr-un astfel de sistem, cu atît mai puțină energie trebuie să introduci pentru a întreține reacția și cu atît mai eficient este respectivul reactor,” explică Canik.
Tokamak-urile, favorite în cursa reactoarelor de fuziune, se bazează pe curenți de plasmă, ce furnizează o parte a cîmpului magnetic prin care plasma însăși este confinată, adică restrînsă într-un spațiu bine delimitat. Confinarea plasmei este însă, deocamdată, greu de controlat în tokamak-uri. „Problema este că avem nevoie de curenți de plasmă foarte mari și nu este clar dacă vom putea controla curenți de o asemenea magnitudine într-o mașină de mărimea unui reactor. S-ar putea să se arunce singure în aer,” susține Canik.
Stellaratorii, ca soluție tehnică, nu se bazează pe curenți și de aceea nu sînt susceptibili la astfel de episoade violente, dar tind, așa cum am spus, să piardă energie destul de rapid. Rata de pierdere a energiei este cunoscută sub numele de transport. Bobinele magnetice externe, utilizate pentru confinarea plasmei, sînt responsabile într-o bună măsură, pentru rata mare de transport în stellaratoarele convenționale. Bobinele introduc anumite „încrețituri” în cîmpul magnetic, încrețituri în care plasma este stocată, fără a contribui la reacție, fiind astfel irosită.
HSX este primul stellarator ce folosește un cîmp magnetic cvasi-simetric. Reactorul însuși arată destul de futurist: bobinele externe se răsucesc în jurul unei camere toroidale împănată cu instrumente și senzori ce o străpung în unghiuri stranii. Dar aceleași bobine semi-elicoidale ce-i conferă reactorului forma sa stranie sînt responsabile și pentru dirijarea intensității cîmpului magnetic, confinînd plasma într-un mod ce îi permite să-și păstreze energia.
Echipa care a proiectat și construit HSX a plecat de la ideea că geometria sa cvasi-simetrică va reduce transportul. Și, conform ultimelor lor măsurători, exact asta și face. „Aceasta a fost prima demonstrație că ideea cvasi-simetriei funcționează și am putut măsura efectiv ce rată de reducere a transportului am obținut,” explică Canik.
Acum, intenția cercetătorilor este să varieze simetria bobinelor astfel încît să obțină ratele de transport cele mai mici. De asemenea, ei speră să identifice procese de fabricație a bobinelor mult mai simple, în speranța că acest concept ar putea deveni la un moment dat un standard industrial. Aceasta a fost intenția lor inițială și acum 17 ani, cînd Anderson și echipa de la Madison au început proiectarea lui HSX.
„E un domeniu fascinant. E genul acela de cercetare în care poți contribui la progresul umanității, prin descoperirea unei surse de energie complet sustenabilă, ce nu implică proliferarea nucleară sau generarea de deșeuri radioactive, beneficiind de un combustibil inepuizabil,” explică Anderson. „În plus, mașinăriile arată fantastic.”
Comunicatul original îi aparține lui Liz Ahlberg.