A fusione nucleare, un sognu perpetuamente distante, si avvicina à a realità
A fusione nucleare, un sognu perpetuamente distante, si avvicina à a realità
Scrittu da Kevin Stocklin via The Epoch Times (enfasi nostra),
A generazione di energia quasi illimitata, pulita, senza carbonu da a fusione nucleare – una visione chì pare perpetuamente fora di a portata – hà fattu passi maiò in l'ultimi anni per diventà una realità.
In seguitu à i grandi scontri recenti in i laboratori di fisica in a generazione di fusione nucleare, a ricerca s'hè allargata in u settore privatu, induve una proliferazione di cumpagnie di start-up corre per rende u prucessu cummerciale viable è prufittu.
S'ellu riesce, u premiu seria una fonte abbundante di energia praticamente senza carbonu chì ùn cunsuma micca vasti ettari di paisaghji naturali è di e zone costiere, cum'è i pannelli solari è e turbine eoliche. È, à u cuntrariu di i reattori di fissione nucleare di l'oghje, l'energia di fusione produce relativamente pocu rifiuti radioattivi.
Tritium è deuteriu, isotopi di l'idrogenu, sò l'elementi utilizati in a fusione, invece di elementi pesanti cum'è uraniu è plutoniu chì sò usati in fissione. I prudutti finali di una reazione di fusione sò l'heliu è i neutroni.
In più di pruduce menu rifiuti, a fusione nucleare ùn implica micca u risicu di reazioni in catena in furia cum'è Chernobyl, dicenu i scientisti.
Se una pianta di fissione si ferma durante una emergenza, "pò ancu pruduce assai putere per un pezzu di tempu da l'attività rimanente in u reattore, è hè per quessa chì si fonde", Jean Barrette, prufessore emeritu di fisica in l'Università McGill, hà dettu à The. Epoch Times.
" Mentre chì cù a fusione nucleare, si spegne l'interruttore è hè finitu; ùn hà micca radiazione rimanente. "
Mentre i benefici potenziali da a fusione sò parechje, sfruttà per l'electricità resta un compitu ardu.
"U prucessu fundamentale hè ben cunnisciutu, è di sicuru, questu hè ciò chì alimenta e stelle", Robert Fedosejevs, prufissore di ingegneria elettrica à l'Università di Alberta è specialista in tecnulugia laser, hà dettu à The Epoch Times. Ma "a fusione hè l'approcciu più tecnulugicu sfida à fà l'energia chì l'umanità hà mai pruvatu".
In l'astri, a gravità immensa crea un calore intensu è una pressione chì face chì parechji nuclei di l'idrogenu si fusione in un unicu nucleu d'heliu. Ci hè una ligera perdita di massa in questu prucessu, è quella massa "mancante" hè cunvertita in quantità enormi di energia secondu a famosa equazione di Albert Einstein, e = mc².
Assenza di a gravità di u sole, però, a sfida in a terra ùn hè micca solu di creà una fusione cuntinua, ma di fà in una manera chì ùn esige micca più energia ch'ella pruduce.
In dicembre di u 2022, u Laboratoriu Naziunale di Lawrence Livermore National Ignition Facility (NIF) in California hà attraversatu stu limitu. Per mezu di u travagliu di circa 1 000 scientisti americani è internaziunali, u NIF hà criatu una reazione di fusione chì, per a prima volta, pruduce più energia ch'ella cunsumava.
Hè stata fatta sparendu 192 fasci laser simultanei in una minuscula capsula di deuteriu è tritium (DT) di a dimensione di un granu di pepite per cumpressà è scaldà à una temperatura trà 50-100 milioni di gradi Kelvin finu à a fusione, cù u pruduttu essendu un ion d'heliu, un neutroni è energia.
" Anu basamente pruduciutu multi mega joule di energia di fusione, cù solu dui mega joule di energia laser chì entranu ", disse Fedosejevs. "Questu hè u puntu di riferimentu scientificu chì a ghjente hà travagliatu da l'ultimi 50 à 60 anni, per almenu dimustrà chì in u laboratoriu pudete generà più energia fora chè in.
" Allora ùn ci hè micca una quistione di travagliu di fusione. Hè veramente, cumu pudemu tecnicamente ghjunghje in una manera sustenibile cum'è fonte di energia? "
Passendu da i laboratori à i reattori funzionali
Passendu da una reazione unica, nano-seconda in un laboratoriu à a produzzione affidabile è costu-efficace di l'electricità hè induve i scientisti, ingegneri è investitori in u globu giranu u so focus.
"Semu assai, assai luntanu da e piante di travagliu", disse Barrette. "Avete bisognu di successu in parechje direzioni.
" Ùn hè micca una cosa chì mancanu. Ci mancanu assai cose avà chì tutti anu da travaglià per fà un reattore efficiente ".
U primu hè cumu per creà reazioni sustinute per via di a fusione, per generà l'electricità di carica di basa. U sviluppu in questa zona scende in una di e duie strade: a fusione di confinamentu inerziale laser, u prucessu utilizatu da NIF, è a fusione di cunfinazione magnetica, chì usa un campu magneticu per simulà a gravità intensa in stelle.
A fusione laser, chì Fedosejevs descrive cum'è una "micro-implosione in un vacuum vacuum driven by a ultra-short laser pulse", hà pigliatu u capu in quantu à a produzzione di guadagni netti di energia da a reazione. L'ughjetti di carburante DT sò meticulosamente disposti, è i laser sò tutti diretti precisamente à un spaziu nantu à a larghezza di un capeddu umanu.
Dopu sò sparati una volta prima di avè da esse ricaricati è ri-puntati. U prucessu permette circa una reazione per ghjornu.
Per diventà viable per a generazione di l'electricità, i laser duveranu sparà almenu 100 volte per seconda, disse Barrette, è ancu s'ellu ùn hè micca impussibile risolve questu è altri prublemi, "sò avà sempre assai in a fase di ricerca".
Innuvatori in questu spaziu sò travagliendu per sviluppà laser più putenti chì ponu operà à un ritmu di ripetizione assai più altu per pruduce energia continuamente.
Un rapportu d'aostu in Physics Today scrittu da i scientisti nucleari Stefano Atzeni è Debra Callahan, però, nota chì a fusione laser di u NIF hè stata realizata cù a tecnulugia laser di 30 anni è chì u prugressu in a tecnulugia di laser è di mira hà avà avanzatu à u puntu. chì a fusione laser cuntinueghja à esse vistu cum'è potenzialmente viable cummerciale.
In cuntrastu à a fusione laser, a fusione magnetica si basa in un campu magneticu putente per creà e cundizioni necessarie per a fusione per esse.
Cù a fusione magnetica, una macchina chjamata tokamak, un disignu chì hè urigginatu in l'Unione Soviètica in l'anni 1950, usa campi magnetichi per confinà, cumpressà è riscalda plasma DT in un reactore in forma di donut chjamatu torus. Una volta a fusione, u pruduttu hè un ion d'heliu è un neutronu. Sti neutroni sò capaci di passà per u campu magneticu, è cumu si sò captu da una "manta" fora di u muru; questu hè a fonte primaria di u calore chì in fine generà l'electricità.
Duranti i decennii da a so invenzione, i scientisti anu travagliatu per sviluppà magneti sempre più forti per generà più energia per durazioni più longu.
In u 1982, u Laboratoriu di Fisica di Plasma di Princeton hà criatu u so Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR), chì hà stabilitu una quantità di record mundiali, cumpresu u plasma di riscaldamentu à 510 milioni di gradi centigradi, ben oltre i 100 milioni di gradi necessarii per a fusione cummerciale. Queste tampiratura superanu quelli in u centru di u sole, chì a NASA stima sò circa 15 milioni di gradi centigradi.
In u 1994, u TFTR hà generatu un record di 10,7 milioni di watt d'energia di fusione cuntrullata, chì puderia alimentà più di 3 000 case.
L'Inghilterra opera ancu un tokamak, chjamatu Joint European Torus (JET), chì hà ancu riesciutu à generà quantità record di energia di fusione. Inoltre, i scientisti di 35 paesi anu cullaburatu nantu à u tokamak ITER in Francia, chì serà u più grande magnetu superconduttivu mai custruitu è hè previstu per cumincià à operare in 2034.
"Purdurà un campu di 13 tesla, equivalente à 280.000 volte u campu magneticu di a Terra ", un rapportu di u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti (DOE). Mentre chì a fusione laser porta attualmente in termini di produzzione di energia dimustrata, a fusione magnetica pò esse più prumessa per generà l'energia cuntinuu necessaria per l'electricità di carica di basa.
"Tokamaks ponu sustene i currenti di plasma à u livellu di mega-ampere, chì hè equivalente à u currente elettricu in i fulmini più putenti", u DOE dice. "Scientisti di l'energia di fusione crede chì i tokamak sò u cuncettu di cunfinazione di plasma di punta per e future centrali di fusione ".
Per ùn esse lasciatu, a Cina hà custruitu u Tokamak Superconducting Avanzatu Sperimentale (EAST) in Hefei, chì hà ancu operatu bè.
I Sfidi di u "Muru"
À fiancu à a ricerca di sviluppà reazioni di fusione cumerciali, un ostaculu ugualmente altu hè di capisce cumu custruisce una struttura fisica funziunale è durable per cuntene è attirà energia da e reazioni.
"Avemu avutu l'idea di" mette u sole in una buttiglia ", è risulta chì a parte dura ùn era micca veramente creà u sole", Eric Emdee, un fisicu di ricerca in u Laboratoriu di Fisica di Plasma di Princeton (PPPL), hà dettu à The Epoch. Tempi.
"Avemu creatu plasma di temperatura assai alta, temperature chì sò ottimali per a fusione per accade", disse. "A parte dura hè di creà a buttiglia".
In un reattore di tokamak, u plasma DT, cuntenutu in un campu magneticu, hè circundatu da un muru fisicu, chjamatu cumpunente di plasma face (PFC) chì deve sustene u calore di 100 milioni di gradi da a reazione.
Leghjite u restu quì …
Tyler Durden Mar, 09/03/2024 – 03:30
Questa hè una traduzzione automatica da l’inglese di un post publicatu nantu à ZeroHedge à l’URL https://www.zerohedge.com/energy/nuclear-fusion-perpetually-distant-dream-moves-closer-reality u Tue, 03 Sep 2024 07:30:00 +0000.