Dezamăgire în domeniul fuziunii nucleare: ITER, cel mai mare reactor tokamak din lume, construit cu eforturi internaţionale în Franţa, nu va fi gata decât peste 15 ani

În ultimii doi ani am vorbit frecvent despre progrese enorme realizate de oamenii de ştiinţă din diverse părţi ale lumii în domeniul fuziunii nucleare, care apropia omenirea tot mai mult de momentul în care reacţiile de fuziune să poată fi controlate pe termen lung, generând cantităţi uriaşe de energie din cantităţi infime de hidrogen şi izotopi ai acestuia. Astăzi, însă, toată această senzaţie că omenirea e foarte aproape de a stăpâni complet tehnologia fuziunii nucleare a avut parte de o dezamăgire, prin anunţul şefului ITER din Franţa, Pietro Barabaschi, acolo unde e construit cu eforturi internaţionale cel mai mare reactor tokamak de fuziune nucleară din lume, care trebuia să permită oamenilor de ştiinţă să facă ultimele teste majore pentru a stăpâni complet tehnologia. Acesta a spulberat aşteptările că reactorul de la ITER va fi operaţional în 2025, aşa cum era planificat, anunţând că, de fapt, acesta va fi gata abia în 2039, deci tocmai peste 15 ani din acest moment. Pentru a înţelege impactul celor anunţate azi, e nevoie de un pic de context şi de un fir logic a ceea ce s-a întâmplat în domeniul fuziunii nucleare în ultimi doi ani. Tehnologia fuziunii nucleare presupune un proces exact invers faţă de fisiunea nucleară, folosită la reactoarele de la centralele nucleare pe care le ştim cu toţii. La reactoarele care funcţionează de vreo 65 ani încoace, procesul de fisiune înseamnă că atomii grei, spre exemplu de uraniu, sunt scindaţi în părţi mai mici decât atomul iniţial, diferenţa de masă transformându-se în energie imensă. Materialul rezidual rămâne radioactiv, chiar dacă îşi schimbă proprietăţile. La fuziune, procesul e exact invers — doi atomi sunt trimişi spre o coliziune reciprocă şi fuzionează într-unul singur, masa căruia e mai mică decât suma maselor atomilor iniţiai, iar diferenţa e emanată în energie, teoretic în cantităţi şi mai mari decât la fisiune. Aici nu nevoie de uraniu, însă, ci de hidrogen sau heliu şi de obicei un izotop al hidrogenului, care poate fi radioactiv până la reacţie. După ce atomii se contopesc, produsul rezultat nu e radioactiv, deci nu există deşeuri nucleare. Iar randamentul teoretic al fuziunii nucleare e atât de mare, încât pentru a produce toată cantitatea necesară de electricitate necesară României pentru o zi, ar fi nevoie de doar 2 kg de hidrogen, iar în cazul Republicii Moldova ar fi nevoie de 150 grame de hidrogen pe zi! Vorbim, deci, despre o sursă imensă de energie în cantităţi gigantice, care ar schimba enorm tabloul întregii planetei, şi ar face energia necesară omenirii mult mai uşor disponibilă şi mai ieftină într-un timp foarte rapid, de doar câţiva ani după ce ar începe scalarea. Problema fuziunii nucleare e că reacţia are nevoie de temperaturi uriaşe pentru a fi declanşată, de circa 150-200 milioane grade Celsius. Fuziunea e în esenţă reacţia care are loc pe Soare, deci, practic avem nevoie de condiţii similare pentru a face acei atomi să înceapă fuzionarea, după care o parte din energia generată poate fi alocată pentru a susţine temperatura reacţiei. Reacţia fuziunii nu încalcă legea conservării substanţelor, ca fel cum nu o face nici fisiunea, fiind vorba doar de contopire de atomi şi de diferenţele de mase — şi deci energie — eliberate de acolo. Ei bine, oamenii de ştiinţă au reuşit să creeze condiţii pentru declanşarea reacţiei de fuziune de mai multe ori în ultimii vreo 60 de ani încoace, dar de fiecare dată marea problemă a fost controlul şi stabilizarea reacţiei. Cea mai intuitivă formă de a controla o asemenea reacţie era prin câmp magnetic, astfel fiind inventate reactoarele de formă toroidală, în care se generează câmp magnetic uriaş pentru a încerca stăpânirea reacţiei, în interior. De fiecare dată reacţiile de fuziune erau scurte, de fracţiuni de secundă, iar apoi de secunde şi minute. Şi pentru că reacţiile erau atât de scurte, în special partea care genera energie, iar aducerea reacţiei la acea temperatură e atât de energofagă, o lungă perioadă de timp nu se reuşea atingerea punctul de cotitură, în care să se consume mai puţină energie decât cea generată. Foto: Proiectul reactorului tokamak, construit în Franţa, şi ilustrarea reacţiei de fuziune nucleare

În SUA, însă, acum un an şi jumătate cercetătorii de la laboratorul Lawrence Livermore şi Universitatea Rochester au reuşit să atingă prima reacţie documentată de fuziune care a produs mai multă energie decât a consumat, nu cu ajutorul unui reactor tokamak, ci cu fascicule de laser concentrate într-un punct, iar acel experiment a fost replicat cu succes de mai multe ori pe parcursul următorului an. Fuziunea nucleară atinsă la Lawrence Livermore

Asta a determinat schimbări de lege în SUA pentru a aduna cât mai multe talente din lume, dar şi impulsionări nemaivăzute în tot soiul de variaţii de reactoare. Ba chiar s-a ajuns până la etapa în care compania TAE Technologies, unul din veteranii industriei, să anunţe că începe construcţia reactorului de fuziune nucleară Copernicus, gândit din start să aibă rol de centrală de producţie a electricităţii. Acest reactor funcţionează pe bază de hidrogen şi bor, două dintre cele mai răspândite elemente de pe planetă, non-radioactive, şi ar trebui să înceapă a fi fabricat la scară mai mare, devenind complet funcţional pentru a fi livrat în primele centrale, către anul 2030! Foto: Reactorul de fuziune nucleară Copernicus

Iar între timp, în toamna anului trecut, anunţam că în Japonia a fost finalizat cel mai mare reactor tokamak din lume, acesta fiind pornit în luna decembrie 2023, cu scopul de a permite oamenilor de ştiinţă să facă mult mai multe teste, cu frecvenţă practic nelimitată, ca să poată ajunge la înţelegerea completă a limitărilor care mai există pentru a putea stabiliza şi controla definitiv reacţia de fuziune în reactoare tokamak. Şi menţionam atunci că pe lângă reactorul din Japonia, unul şi mai mare e construit cu efort internaţional în Paris, la ITER, el urmând să fie piesa finală în rezolvarea acestui puzzle al fuziunii nucleare. Foto: Noul reactor JT-60SA din Japonia

Şi iată că astăzi directorul ITER, Pietro Barabaschi, a dezamăgit o lume întreagă prin anunţul pe care l-a făcut în cadrul unei conferinţe de presă, anunţând că prima funcţionare a reactorului nu va avea loc în 2025, cum era planificat, ci în 2039. Deci nu peste 1 an, ci. Peste tocmai 15 ani. Însă e nevoie de câteva detalieri. Foto: Construcţia reactorului tokamak de la ITER, văzut de sus

Planul iniţial presupunea nişte testări operaţionale în 2025, după care urma să fie construite următoarele etape, întrucât prima funcţionare urma să se facă practic într-o manieră scalată la minim. Însă pandemia şi multe alte motive au întârziat producţia multor componente, iar acum directorul ITER a decis să sară cu totul peste etapa de operare iniţială la scară mai mică şi să pregătească un reactor complet funcţional, doar că într-un timp mai îndelungat. Barabaschi spune că deja în octombrie 2020 era clar că termenul din 2025 era imposibil de atins. Foto: Aceleaşi zonă a reactorului de la ITER de mai sus, dar văzută din persepctivă de la sol, lateral

Conform noului program, construcţia ar urma să permită testarea atingerii plasmei în 2033, iar etapa de testare completă a câmpului magnetic ar urma să fie atinsă în 2036. Totul pentru ca în 2039 reactorul să devină complet operaţional şi să ajungă la o funcţionare stabilă. Între 10 şi 20% din energia termică producţie din reacţia de fuziune ar urma să fie consumată pentru întreţinerea constantă a temperaturii necesare reacţiei, restul putând fi utilizată pentru generarea de electricitate. Şeful ITER aduc drept pretext pentru întârziere problemele date de pandemie şi logistică, dar şi complexitatea imensă a reactorului, el fiind de 10 ori mai mare în volum decât cel mai mare reactor actual existent. Foto: Comparaţia mărimilor dintre reactorul ITER (dreapta), cel din Japonia (stânga), şi cel care era anterior cel mai mare (pe centru)

Spre exemplu, magnetul său are o masă de 600 tone, operează la 12 Tesla şi stochează în el 41 Gigajouli de energie, echivalentul a circa 11,39 MWh de energie. Şi pentru că totul e atât de complicat şi durează mai mult, mai e nevoie de un buget suplimentar de vreo 5 miliarde de euro. Cât de gravă e această amânare? E gravă mai ales prin dezamăgirea pe care o aduce pentru comunitatea oamenilor de ştiinţă din ţările care au contribuit la acest reactor şi care aşteptau să poată experimenta şi avansa în studiul final al fuziunii. E grav şi prin faptul că până în 2039, când el abia va fi gata şi va permite aceste studii, mulţi dintre oamenii de ştiinţă de azi vor fi pensionaţi deja, iar reactorul ar putea să fie expirat tehnic şi moral, întrucât iniţiativele din alte părţi ale lumii, finanţate din bani publici şi privaţi, nu vor sta pe loc. Şi e la fel de gravă atitudinea şefului ITER din cadrul conferinţei de presă de azi, în care a venit să tragă un duş rece întregii planete, anunţând totodată că fuziunea nucleară, atunci când va veni, nu va rezolva problemele pe care le întâmpină planeta azi şi e nevoie să se investească şi în alte tehnologii. Deci, astăzi am auzit cu toţii de la şeful institutului care construieşte cel mai mare reactor de fuziune nucleară din lume, cu un efort internaţional nemaivăzut, că nu doar că totul va deveni operaţional abia peste 15 ani, ci şi că atunci când fuziunea va fi posibilă, n-ar trebui să avem aşteptări prea mari de la ea! Asta înseamnă practic să negi toate avantajele ei imense pentru care au luptat oamenii de ştiinţă în ultimii 60 de ani şi pe care le-au demonstrat prin nenumărate experimente! Speranţa e la iniţiativele din alte părţi ale lumii acum, derulate de alte echipe, care să nu se oprească şi să ajungă la acel moment de stăpânire completă a fuziunii nucleare mai repede decât ITER. Cât despre ITER, se lasă impresia că avem un şef birocrat şi obosit în faţă, pentru care totul e prea complicat şi prea lung. Acesta are 59 de ani acum, deci peste 15 ani el va avea 74. Dacă atunci în 2039, va mai considera că poate să iasă o dată să ne spună că proiectul n-a reuşit şi era cazul să nu avem aşteptări de la el, că doar ne-a anunţat în 2024 despre asta, nu ne-am mira deloc. Doar că prin asemenea acţiuni lente, are de suferit planeta, şi întreaga omenire, prin descurajarea şi amânarea acelui moment când am putea avea cu toţii energie din belşug, cu zero CO2, fără a fi nevoie să mai extragem cantităţi uriaşe de petrol şi gaze din pământ.

O sursă: piataauto.md