Può il mondo essere fornito con energia da atomi di fusione?

Il Ministero degli Esteri americano ha annunciato il raggiungimento di un grande successo nella tecnologia di fusione atomica. Gli scienziati della National Ignition Facility (NIF), la struttura atomi a raggi laser nel laboratorio della California, Lawrence National Laboratory sono riusciti a produrre energia in laboratorio con l'aiuto di fusione atomica.

Traduzione: Questo è un importante successo per i ricercatori e collaboratori della National Ignition Facility, che hanno dedicato la loro carriera alla fusione di atomi, e questo successo sarà sicuramente seguito da altri risultati, \x1> ha detto il Ministro dell'Energia statunitense Jennifer M. Granholm. Traduzione: Semplicemente messo, questo è uno dei risultati scientifici più impressionanti del XXI secolo. ”

Decenni di scienziati hanno speso più energia per lo smelter atomico sperimentale che hanno guadagnato nuova energia dall'intero processo in generale. Queste perdite non hanno causato l'unificazione degli atomi, ma la condivisione degli atomi per diventare un processo standard per produrre energia illimitata e innocua per l'ambiente, anche se questo processo è legato ai rischi per la salute e la sicurezza.

Il 5 dicembre 2022, gli scienziati del NIF hanno sviluppato per la prima volta nella storia l'esperimento controllato da cui la fusione di atomi è guadagnato più energia di quanto si spende per arrivare lì. Così, grandi - scala energia - i ricercatori di generazione hanno compiuto un passo importante verso il raggiungimento del loro obiettivo.

Chi lavora nel settore dell'energia atomica sa con certezza: La produzione di una corrente di fusione dell'atomo è a 30 anni di distanza, e questo valeva per i ricercatori sia dieci anni fa che oggi. Nonostante la complessità di questa tecnologia, coloro che lavorano con esso sono molto convinti che lo sforzo ne vale la pena.

Ma perche'? Eliminare gli atomi ha un maggior potenziale energetico di tutte le altre fonti di energia conosciute. Può produrre quattro milioni di volte tanto energia quanto l'energia prodotta da reazioni chimiche, come la combustione di carbone, petrolio o gas, e quattro volte come energia prodotta dalla condivisione di atomi, il processo attualmente utilizzato in tutte le piante atomiche del mondo.

Il crollo atomico, scoperto alla fine del XX secolo, è visto da molti decisori politici soprattutto in Europa come energia del futuro.

Ma la fusione atomica è davvero un'alternativa verde “ ” ai nostri metodi attuali e fino a che punto siamo stati in grado di andare per l'elettricità con questo metodo?

Come “bruciare il legno

Per tornare a questa domanda, il reattore internazionale di termocompressore, I TER, un grande progetto di esperti nucleari comuni di 35 paesi, offre opportunità di visita.

ITER si trova diverse ore al largo della costa meridionale della Francia nel mezzo di un paesaggio idilliaco. Il territorio del progetto è pieno di sale metalliche, laboratori e attrezzature. Ricercatori, tecnici e tecnici circolano in questa zona con caschi protettivi, stivali di gomma e neon - gilet colorati.

In mezzo a questo paesaggio industriale, Pietro Barbashi, il Direttore Generale ITER dice che il futuro dello scioglimento di energia degli atomi è molto fiducioso. Confronta la produzione di energia alla fusione atomica per bruciare legna da ardere. Il fuoco che riscalda il legno inizia con una reazione chimica. Questa reazione è sufficiente per bruciare il resto del legno. ”  

Guadagni energetici dalla fusione atomica  

Gli atomi sono costituiti da un nucleo (di protone e neutroni) e da elettroni. Durante la fusione di atomi, due atomi si sciolgono, producendo un atomo attraverso l'impatto del loro nucleo. L'alta energia è prodotta dalla fusione, e gli scienziati vogliono trasformare questa energia in elettricità. Questa energia un giorno accenderà le nostre case.

Da un punto di vista tecnico, usiamo già energia dai neutroni volanti delle centrali nucleari. Perche' non rimaniamo qui a chiedere di piu'?  

La fusione nel volto di rottura 

A differenza della fusione degli atomi, il divisorio non scioglie due atomi leggeri l'uno nell'altro, ma un atomo pesante è diviso in due o più atomi. Tutti gli impianti atomici del mondo utilizzano reattori di condivisione per produrre elettricità.

La Francia, in cui mi si trova TER, produce il 70% della sua energia dalla divisione degli atomi. Nella maggior parte del mondo, gli atomi non sono una fonte soddisfacente di energia, perché il pubblico ha paura di radiazioni dannose, paura alimentata da incidenti come il disastro di Chernobyl, fusione atomica di Fukushima e fusione parziale atomica nella pianta atomica americana, Ehx0> Tre Mile Island (4)x1> .

La principale differenza tra la separazione degli atomi e la loro unificazione è nel combustibile radioattivo prodotto durante i due processi, spiega Akko Maas, un dipendente ITER. Fa parte della squadra da quando ITEL ha iniziato la ricerca.

“Durante la divisione atomica come l'uranio usato e i Platini riprodotti sono radioattivi. Anche quando l'energia viene estratta, rimane materiale radioattivo. Dei primi due materiali visti come il più efficace per l'energia prodotta dalla fusione di atomi, il deuterio non è radioattivo, e il trizio è. Tuttavia, la radiazione è relativamente debole e breve - vissuto.

Se i materiali sono adeguatamente selezionati, la radioattività creata dalla fusione di atomi, anche se diventa produzione industriale, può essere limitata a 100 a 200 anni, che è molto meno di 40mila anni, che osserviamo nella condivisione di atomi, dice Maas.  

Utilizzare “gebra 

I sostenitori dell'energia atomica sostengono non solo che questa energia è molto efficiente, ma anche che riduce il nostro lotto da combustibili fossili. L'energia atomica stessa è vista come un altro modo per produrre energia, oltre al combustibile fossile-basato prodotto, perché nella sua produzione non produce diociso di carbonio ma viene prodotto come prodotto elio secondario, un gas atossico che non causa reazioni.

Inoltre, il deuterio è in grandi quantità nelle acque marine, e i ricercatori chiedono che producono il trizio nel paese con l'aiuto del litio.

Le risorse di energia rinnovabile come l'energia solare e l'energia eolica non possono coprire le esigenze energetiche del mondo. Il decadimento atomico, se riuscito, può produrre più energia che bisogno. Sembra tutto bello, tuttavia, è stato finora un sogno impossibile. Affinché la fusione atomica diventi realtà, deve essere raggiunto il progresso tecnologico nella fisica del plasma. È tecnicamente difficile raggiungere un crollo atomico, per essere sostenibile e stabile, ” dice Barbashi.

I raggi del sole e il calore che sentiamo sulla terra sono il risultato di una reazione di fusione atomica. Questo processo si sviluppa nel nucleo del sole sotto alte temperature e pressione intensa. La sfida è quella di riprodurre questi processi che si sviluppano nel cuore del sole, ma senza la pressione prodotta dalla forza della massa del sole.

Per ottenere la fusione atomica sulla terra, il gas deve essere riscaldato a temperature molto elevate di 150 milioni di gradi Fahrenheit [150 milioni di ° C], che è dieci volte la temperatura del nucleo del sole. Quando questo punto raggiunge, il gas viene trasformato in plasma, che è un milione di volte più facile dell'aria che respiriamo.

I ricercatori di sbavatura atomica hanno scoperto che la produzione del plasma attraverso il calore di una miscela di deuterio e il trizio è il modo più semplice per creare un ambiente in cui la fusione atomica può sviluppare e l'energia può essere prodotta.

Il fluido utilizzato da ITER per esperimenti di fusione atomica è tenuto in una struttura chiamata Tomonmac, essendo limitato da un campo magnetico forte. In queste condizioni estreme, le particelle di plasma si schiantano rapidamente nel riscaldamento. Ma paradossalmente, quando le temperature aumentano, il livello di impatto diminuisce, insieme ad esso l'effetto termico. Quindi è il plasma che, dopo un determinato momento, muore, il nome di Barbashi.

Se torniamo all'analogia con la legna da ardere: È come se il fuoco non fosse noto per tenerlo costante “plasma che brucia l'impressionante. Questa è la più grande sfida che affronta la sperimentazione di atomi in tutto il mondo.  

Che cosa è una maledizione per qualcun altro può essere una benedizione per qualcun altro. Traduzione: Il morsettino” del plasma quando le condizioni sono sfavorevoli significa anche che la reazione si ferma quando c'è una mancanza di stabilità. Questo rende la fusione di atomi più sicuro che condividere atomi, dicono gli esperti.

Un crollo nucleare come Fukushima è impossibile, dice Gilles Perrier, direttore del settore della sicurezza e della qualità in ITER. In un reattore di divisione, abbiamo un nucleo radioattivo che dovrebbe raffreddarsi nel caso in cui il reattore si spenga.

“Durante la separazione dei rischi di atomi per gli incidenti sono molto più grandi. Durante il crollo atomico, sono molto piccoli, ” dice Perrier. A suo parere, la sicurezza di un impianto di fusione atomo consiste in tre parti: Plasma, riduzione delle radiazioni, e l'elusione della contaminazione tritium. Plasma è tenuto in un contenitore vuoto. Traduzione: Anche nel peggiore dei casi se il plasma appare al di fuori, le conseguenze non si diffondono più che al luogo in cui è accaduto, dice l'impressionante.

Dall'esperimento all'elettricità 

I ricercatori di fusione atomica hanno finora prodotto la massima potenza di 54 megajuli in cinque secondi. Questo è uguale alla corrente necessaria per mantenere una lampada per due mesi. La sfida rivolta ai ricercatori ora è come produrre elettricità in grandi quantità.

Barbashi dice che passare da un esperimento di fusione dell'atomo al reattore di generazione di potenza è come muoversi da bruciare il legno alla centrale di carbone. Anche se la sfida è grande, è ottimista che il reattore sperimentale dell'ITER diventerà operativo entro la fine del decennio e contribuirà ad un impianto dimostrativo che verrà istituito nei prossimi 30 anni.

Dopo tutto, gli atomi di fusione tecnologia ha bisogno di tempo, ma secondo alcuni scienziati non abbiamo tempo. L'energia della fusione atomica non può risolvere la crisi energetica di questo inverno, e non contribuirà a ridurre le emissioni di anidride carbonica nel prossimo futuro.

Nel suo libro “Lo scienziato nucleare LJ Reinders dice che l'energia della fusione atomica arriverà tardi per risolvere i nostri problemi climatici acuti. Barbashi, invece, ritiene che gli investimenti nella fusione degli atomi siano fatti, non per coprire le esigenze energetiche di oggi, ma a quelle della seconda metà del nostro secolo. / DW