Stellaratoarele reintră în cursa pentru fuziune

Stellaratorul HSXUn proiect al cercetătorilor Universităţii din Wisconsin-Madison a mai parcurs un pas al aventurii prin care energia obţinută din fuziune va deveni realitate.

Echipa de cercetare, condusă de către prof. David Anderson şi asistentul său John Canik, a demonstrat recent că anumite stellaratoare ar putea fi utilizate pentru realizarea reacţiei de fuziune.

Aparatul folosit de către echipa de la Madison poartă numele de Helically Symmetric eXperiment, pe scurt HSX, şi este o cameră de plasmă cu o alcătuire neobişnuită. Însă tocmai configuraţia sa ieşită din comun este cea care îi permite să depăşească una dintre principalele bariere ce stau în calea folosirii stellaratoarelor în reacţia de fuziune. Restul agregatelor de acest tip pierd prea multă energie pînă ce reuşesc 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 puţină energie decît alte stellaratoare.

Plasma este un gaz ionizat, extrem de fierbinte, care poate conduce curentul electric. În esenţă, aceasta este materia din care sînt făcute stelele. Dacă sînt încălziţi 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 şi nelimitată de energie.

Cercetările actuale legate de realizarea fuziunii la scară industrială vizează două mari tipuri de dispozitive: tokamak-urile şi 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 puţină energie trebuie să introduci pentru a întreţine reacţia şi cu atît mai eficient este respectivul reactor,” explică Canik.

Tokamak-urile, favorite în cursa reactoarelor de fuziune, se bazează pe curenţi de plasmă, ce furnizează o parte a cîmpului magnetic prin care plasma însăşi este confinată, adică restrînsă într-un spaţiu bine delimitat. Confinarea plasmei este însă, deocamdată, greu de controlat în tokamak-uri. „Problema este că avem nevoie de curenţi de plasmă foarte mari şi nu este clar dacă vom putea controla curenţi de o asemenea magnitudine într-o maşină de mărimea unui reactor. S-ar putea să se arunce singure în aer,” susţine Canik.

Stellaratorii, ca soluţie tehnică, nu se bazează pe curenţi şi de aceea nu sînt susceptibili la astfel de episoade violente, dar tind, aşa 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 convenţionale. Bobinele introduc anumite „încreţituri” în cîmpul magnetic, încreţituri în care plasma este stocată, fără a contribui la reacţie, fiind astfel irosită.

HSX este primul stellarator ce foloseşte un cîmp magnetic cvasi-simetric. Reactorul însuşi arată destul de futurist: bobinele externe se răsucesc în jurul unei camere toroidale împănată cu instrumente şi senzori ce o străpung în unghiuri stranii. Dar aceleaşi bobine semi-elicoidale ce-i conferă reactorului forma sa stranie sînt responsabile şi pentru dirijarea intensităţii cîmpului magnetic, confinînd plasma într-un mod ce îi permite să-şi păstreze energia.

Echipa care a proiectat şi construit HSX a plecat de la ideea că geometria sa cvasi-simetrică va reduce transportul. Şi, conform ultimelor lor măsurători, exact asta şi face. „Aceasta a fost prima demonstraţie că ideea cvasi-simetriei funcţionează şi am putut măsura efectiv ce rată de reducere a transportului am obţinut,” explică Canik.

Acum, intenţia cercetătorilor este să varieze simetria bobinelor astfel încît să obţină ratele de transport cele mai mici. De asemenea, ei speră să identifice procese de fabricaţie a bobinelor mult mai simple, în speranţa că acest concept ar putea deveni la un moment dat un standard industrial. Aceasta a fost intenţia lor iniţială şi acum 17 ani, cînd Anderson şi echipa de la Madison au început proiectarea lui HSX.

„E un domeniu fascinant. E genul acela de cercetare în care poţi contribui la progresul umanităţii, prin descoperirea unei surse de energie complet sustenabilă, ce nu implică proliferarea nucleară sau generarea de deşeuri radioactive, beneficiind de un combustibil inepuizabil,” explică Anderson. „În plus, maşinăriile arată fantastic.”

Comunicatul original îi aparţine lui Liz Ahlberg.

Lasă un răspuns