I fisici ottengono un guadagno netto di energia in una reazione di fusione per la seconda volta

L'energia da fusione è stata a lungo vista come un sogno irrealizzabile, ma negli ultimi anni la tecnologia sembra essersi avvicinata alla realtà. La seconda dimostrazione di una reazione di fusione che crea più energia di quanta ne usi è un altro indicatore importante che suggerisce che il momento della fusione potrebbe arrivare.

Generare energia mediante la frantumazione di atomi è molto promettente, perché il combustibile è abbondante, richiesto in piccole quantità, e le reazioni producono poche scorie radioattive a vita lunga e nessuna emissione di carbonio. Il problema è che l'avvio della fusione in genere usa molta più energia di quella generata dalla reazione, rendendo al momento un impianto di fusione commerciale un sogno lontano.

Lo scorso dicembre, tuttavia, gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory hanno fatto un importante passo avanti quando lo hanno fatto raggiunto "l'accensione della fusione" per la prima volta. Il termine si riferisce a una reazione di fusione che produce più energia di quella immessa e diventa autosufficiente.

Ora il team del National Ignition Facility ha ripetuto l'impresa, secondo un rapporto in Financial Times. E questa volta hanno prodotto un rendimento energetico ancora più elevato rispetto alla dimostrazione precedente, suggerendo che il progresso sta accelerando.

"Da quando abbiamo dimostrato l'accensione per fusione per la prima volta presso la National Ignition Facility nel dicembre 2022, abbiamo continuato a eseguire esperimenti per studiare questo nuovo entusiasmante regime scientifico. In un esperimento condotto il 30 luglio, abbiamo ripetuto l'accensione al NIF", ha detto un portavoce del laboratorio FT. "Come è nostra pratica standard, abbiamo in programma di riportare questi risultati alle prossime conferenze scientifiche e in pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria".

Il National Ignition Facility utilizza un approccio alla fusione chiamato confinamento inerziale, in cui una serie di 192 laser incredibilmente potenti viene sparata in un contenitore d'oro con una minuscola pallina di carburante nel mezzo. Il pellet di combustibile è costituito da due diversi isotopi di idrogeno chiamati deuterio e trizio.

Quando i laser colpiscono l'interno del contenitore d'oro, generano raggi X che riscaldano e comprimono il pellet di combustibile a livelli estremamente elevati, creando un plasma. Questo crea le condizioni affinché gli atomi di idrogeno del combustibile si fondano insieme e creino atomi di elio, rilasciando un'esplosione di energia nel processo. L'intero processo dura appena un miliardesimo di secondo e il pellet di combustibile è giusto prima millimetri di diametro, ma questo è ancora sufficiente per generare una notevole quantità di energia.

Durante il test dello scorso anno, l'impianto è stato in grado di generare 3.15 megajoule di energia, ovvero circa il 50% in più rispetto all'energia dei raggi laser. Questa volta around, il gruppo generad più di 3.5 megajoule, segnando un miglioramento significativo nel giro di pochi mesi.

La chiave del miglioramento è verso il basso a la crescente comprensione dei ricercatori su come controllare la reazione di fusione sottostante, Jeremy Chittenden dell'Imperial College di Londra detto New Scientist. Mantenendo il plasma più a lungo, il team è stato in grado di spremere più energia dal processo.

Ci sono molti avvertimenti. Tanto per cominciare, mentre le reazioni generavano più energia di quella contenuta nei raggi laser, in realtà l'alimentazione dei laser e del resto della struttura utilizzava considerevolmentey più energia. Affinché un reattore a fusione sia fattibile, dovrebbe generare molta più potenza rispetto all'energia totale richiesta per far funzionare l'impianto.

Inoltre, l'approccio alla fusione adottato in laboratorio non è particolarmente adatto a creazione di una centrale elettrica funzionante. Prende un giorno intero per impostare un singolo esperimento di accensione come questo perché i laser hanno bisogno di tempo per raffreddarsi e i ricercatori devono sostituire manualmente il pellet di combustibile. Per generare una quantità significativa di energia dovresti eseguire la reazione più volte al secondo.

ponte altri sforzi per creare un reattore a fusione affidarsi a un approccio chiamato confinamento magnetico, in cui vengono utilizzati magneti ultra potenti per contenere un plasma ad alta temperatura per periodi prolungati di tempo. Sebbene nessuno di questi abbia ancora raggiunto l'accensione per fusione, l'approccio è probabilmente più adatto alla costruzione di una centrale elettrica commerciale.

Ma anche se è improbabile che stabilisca i progetti per le future centrali elettriche a fusione, è probabile che la dimostrazione dell'accensione da fusione del NIF e il suo rapido progresso nei rendimenti energetici forniscano un notevole incoraggiamento al settore.

Immagine di credito: Lawrence Livermore National Laboratory/Reuters

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• Fonte: https://singularityhub.com/2023/08/11/physicists-achieve-net-energy-gain-in-a-fusion-reaction-for-the-second-time/