Data publicării: 04.01.2018 15:46

"Reactorul minune", revoluţie în producţia de energie electrică

Autor: DCNews Team | Categorie: Lifestyle

Cercetători de la University of New South Wales, Australia, susţin că dispune de tot ce le trebuie pentru a construi un reactor care promite o veritabilă revoluţie în domeniul energetic.

O echipă de cercetători de la University of New South Wales, Australia, susţine că dispune de tot ce îi trebuie pentru a construi un reactor de fuziune nucleară care va fi capabil să producă mai multă energie decât cea consumată, ce va funcţiona diferit faţă de celelalte reactoare de fuziune concepute şi care promite o veritabilă revoluţie în domeniul energetic, conform Live Science.

Secretul acestui reactor sferic cu hidrogen-bor este faptul că va funcţiona pe baza unor elemente chimice complet diferite faţă de reactoarele experimentale folosite în alte proiecte de obţinere a energiei din fuziune nucleară.

Oportunitatea patentării unui reactor de fuziune nucleară care să producă mai multă energie decât consumă pentru a funcţiona este enormă într-o lume sufocată de utilizarea combustibililor fosili şi în care centralele nucleare de fisiune s-au dovedit, în repetate rânduri, bombe radioactive cu ceas, care pot fi declanşate fie de un accident (aşa cum s-a întâmplat la Cernobîl), fie de un dezastru natural (Fukushima). Superioritatea procesului de fuziune nucleară, acelaşi proces care se desfăşoară în mod natural în interiorul Soarelui, este dată de faptul că el oferă un potenţial energetic enorm şi nu poluează radioactiv.

În interiorul atomilor se ascunde foarte multă energie care este legată de forţele fizice ce menţin atomii laolaltă (forţa nucleară tare, slabă şi forţa electromagnetică). Încă de acum un secol fizicienii au înţeles că pot accesa o parte din această energie prin ruperea legăturilor atomice nucleare. Potenţialul energetic al acestei reacţii de fisiune nucleară a fost folosit pentru a distruge oraşele japoneze Hiroshima şi Nagasaki şi a pune capăt astfel celui de-Al Doilea Război Mondial, pentru a păstra echilibrul puterilor în timpul Războiului Rece şi pentru a obţine electricitate în centralele nucleare.

Fuziunea nucleară, mai puternică

Reacţia inversă fisiunii, cea de de fuziune nucleară, este însă şi mai puternică. Dacă în reactoarele de fisiune sunt fragmentaţi atomii unor elemente foarte grele (uraniu sau plutoniu), reactoarele de fuziune obţin energie din combinarea atomilor unor elemente foarte uşoare - de obicei este vorba despre izotopi ai hidrogenului, aşa cum este deuteriu sau tritiu, care au mai mulţi neutroni decât atomii de hidrogen. Aceşti atomi fuzionează pentru a forma heliu, proces în care sunt eliberate cantităţi enorme de energie.

Deocamdată însă nu există niciun reactor de fuziune nucleară rentabil din punct de vedere economic. Toate modele construite până în prezent consumă mai multă energie, pentru a susţine în câmp magnetic plasma superfierbinte necesară reacţiilor de fuziune, decât produc sub formă de electricitate.

Reactor de fuziune cu hidrogen-bor

Cu toate acestea, miza este uriaşă. Construcţia unui reactor de fuziune eficient ar însemna o sursă de energie infinită (hidrogenul, folosit ca materie primă în procesul de fuziune este cel mai răspândit element chimic de pe Pământ şi de pretutindeni din Univers) şi ar transforma radical economia.

Noul reactor de fuziune cu hidrogen-bor propus de cercetătorii de la University of New South Wales are potenţialul de a aduce o revoluţie în sectorul energetic dintr-un motiv simplu: este eficient.

Un reactor cu deuteriu-tritiu trebuie să surmonteze două obstacole pentru a deveni rentabil: Foarte multă energie este risipită atunci când atomii îşi pierd neutronii în timpul reacţiei, iar energia rămasă nu poate fi convertită direct în electricitate. În schimb, această energie este folosită pentru a încălzi apa, vaporii rezultaţi întorc o turbină care la rândul său produce electricitate. Astfel, se pierde foarte multă energie.

Într-un nou studiu care prezintă reactorul de fuziune cu hidrogen-bor, publicat în revista Laser and Particle Beams, profesorul Heinrich Hora, coordonatorul acestui proiect de la University of New South Wales, susţine că pot fi eliminate aceste neajunsuri prin folosirea unei reacţii de fuziune complet diferite.

Reacţie curată

Dacă sunt introduse în reacţia de fuziune hidrogen-0 (un singur proton, fără neutroni sau electroni) şi bor-11 (o versiune a borului cu 6 neutroni) pentru a obţine trei nuclee de heliu-4 (fiecare dintre ele conţinând doi protoni şi doi neutroni), nu se mai pierde în reacţie niciun neutron. Atomii se combină în urma unei reacţii "curate", fără să-şi piardă niciuna dintre particulele componente. În plus, în reactorul propus de profesorul Hora, energia plasmei poate fi transformată direct în electricitate, proces cu un randament maxim, fără a fi risipită prin încălzirea apei. Acest lucru este posibil pentru că energia de fuziune este eliberată ca un flux de particule cu sarcină electrică ce poate fi transformat relativ uşor în electricitate, într-un conductor.

Spre deosebire de reactoarele de fuziune cu deuteriu-tritiu, care menţin plasma superfierbinte stabilă într-un câmp magnetic foarte puternic (dacă plasma ar atinge pereţii instalaţiei de fuziune, aceştia ar fi topiţi instantaneu), în incinte de forma unei gogoşi, reactorul cu hidrogen-bor propus de echipa profesorului Hora este sferic şi foloseşte lasere pentru a declanşa şi a susţine reacţia de fuziune. Aceste lasere sunt de o importanţă critică pentru că folosesc mult mai puţină energie pentru a încălzi atomii din plasmă şi pentru a-i menţine stabili, întregul sistem devenind astfel rentabil sub raportul dintre energia introdusă în sistem şi cea rezultată din sistem.

[citeste si]

Aceste lasere pot încălzi plasma de hidrogen-bor până la temperaturi de ordinul a 3 miliarde de grade Celsius, aducând-o la densităţi de peste 100.000 de ori mai mari decât cele atinse de plasma unui reactor cu deuteriu-tritiu. În plus, sfericitatea acestui reactor va permite plasmei superfierbinţi să-şi menţină forma cilindrică la interior, o formă mult mai eficientă, ce devine o ţintă ideală pentru sistemele laser cilindrice folosite. Forma sferică are şi avantajul că va păstra mai eficient energia produsă în urma reacţiilor de fuziune.

Deocamdată, aceste date sunt pur teoretice, obţinute în urma unor simulări computerizate, dar ele sunt suficient de optimiste pentru a începe lucrul la construcţia unui prototip de reactor de fuziune hidrogen-bor şi poate că nu peste mult timp problema unei surse nelimitate de energie nepoluantă va fi definitiv rezolvată.

Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCNews și pe Google News