Gli americani fanno un grande passo avanti nella ricerca sulla fusione nucleare usando il plasma in fiamme

In un esperimento americano, un plasma che brucia per una frazione di secondo e si riscalda viene creato dalla fusione nucleare. Si tratta di un importante passo avanti nella ricerca sulla fusione nucleare.

Nella fusione nucleare, che fornisce anche energia al sole, i nuclei atomici si fondono insieme, liberando energia. È difficile imitare questo processo sulla Terra a causa dell’elevata temperatura e pressione richieste. L’esperimento della National Ignition Facility (NIF) degli Stati Uniti raggiunge questo obiettivo bombardando una capsula di carburante con potenti laser. Così i ricercatori sono stati in grado di generare un record di 170 kilojoule di energia con meno di mezzo milligrammo di carburante, anche se sarebbe necessaria più energia per avviare la fusione nucleare.

temperature estreme

Tuttavia, i risultati degli Stati Uniti sono un passo importante, afferma Egbert Westerhoff dell’Eindhoven Dever Research Institute. Sono giunti alla conclusione che la reazione non è solo una conseguenza dell’energia che viene portata dall’esterno. Anche l’energia generata dalla fusione contribuisce”. Il plasma fuso si riscalda. conseguenze mercoledì pomeriggio in temperare la natura.

Lo scopo dell’esperimento NIF non è nemmeno la generazione di energia. “La parola generazione di energia non compare nell’intera pubblicazione”, afferma il ricercatore sulla fusione nucleare Niek Lopes Cardozo della Eindhoven University of Technology. Stephen Ross, un ricercatore del NIF, è d’accordo, dicendo: “Questi esperimenti sono progettati per produrre materiali a temperature e densità estreme che non si trovano naturalmente sulla Terra. Questo per indagare sulle condizioni trovate nelle armi nucleari, nelle stelle e in altri fenomeni astrofisici .”

Poiché i test sulle armi nucleari non sono più consentiti, la ricerca viene condotta utilizzando simulazioni al computer, affermano Lopez Cardozo e Westerhof. Esperimenti come quelli del NIF vengono utilizzati per verificare se queste simulazioni sono valide.

Fantascienza

L’esperimento americano sembra appartenere a una storia di fantascienza. L’edificio con un laser è alto dieci piani e grande all’incirca tre campi da calcio. I ricercatori hanno diretto i 192 raggi laser creati lì verso un cilindro d’oro cavo in una dipendenza. Al centro di quel cilindro c’è una sfera di dimensioni inferiori a due millimetri, che consiste in un involucro diamantato con uno strato di combustibile da fusione di 0,05 mm di spessore all’interno. I 192 laser riscaldano il cilindro dall’interno, emettendo raggi X sulle pareti. Quindi i raggi X comprimono la sfera, facendo volare il proiettile, facendo esplodere il carburante e formando plasma caldo. La temperatura sale rapidamente a 50 milioni di gradi, causando la fusione dei nuclei atomici nel plasma.

Il carburante è costituito da deuterio e trizio e varianti pesanti (isotopi) di atomi di idrogeno. Si fondono per formare nuclei di elio. I nuclei degli atomi di elio riscaldavano ulteriormente il plasma entrando in collisione con essi. I ricercatori del NIF hanno dimostrato che i plasmi di fusione possono riscaldarsi da soli grazie ai nuclei di questi atomi di elio. Questo non è durato a lungo. La combustione del plasma è inferiore a un miliardesimo di secondo.

L’autoriscaldamento con atomi di elio è un passo verso il prossimo obiettivo di NIF: un plasma che si accende. Durante l’accensione, il punto di non ritorno in cui l’autoriscaldamento è maggiore della perdita di energia attraverso la quale il plasma brucia in modo indipendente è maggiore.

È eccitante sia tecnicamente che teoricamente

Nick Lopez Cardoso Università di tecnologia di Eindhoven

Una delle maggiori sfide dell’autoriscaldamento era la pressione della sfera del carburante. “Devono essere compressi in modo uniforme, perché l’asimmetria nell’implosione porta a uno spreco di energia”, dice Ross via e-mail. “Grazie ai miglioramenti nella qualità dei laser, dei cilindri e delle sfere, è possibile creare plasma bruciante”.

“I ricercatori NMI hanno fatto enormi progressi”, afferma López Cardozo. “L’esperimento è eccitante e interessante sia tecnicamente che teoricamente.” In linea di principio, la tecnologia della fusione potrebbe essere utilizzata anche per generare energia, ma questo è ancora molto lontano. Pertanto, l’intero processo dovrebbe essere più efficiente. “Ora, in media, la palla esplode una volta al giorno. Devono essere dieci al secondo se vuoi generare energia sufficiente per una grande centrale elettrica”.