Folosind cel mai mare laser din lume, cercetătorii au reușit în premieră să obțină autoîncălzirea combustibilului de fuziune, dincolo de temperatura până la care a fost încălzit în cadrul unui reactor experimental de fuziune nucleară, reușind să producă plasmă, ceea ce reprezintă un pas important în direcția obținerii unei energii de fuziune autosustenabile.

Energia rezultată din cadrul experimentului de fuziune nucleară este modestă - echivalentul a 9 baterii de 9 volți, de tipul celor care alimentează detectoarele de fum și alte mici dispozitive. Dar experimentul derulat la Laboratorul Național Lawrence Livermore din California reprezintă o bornă importantă pe drumul lung deja de peste două decenii de a obține energie din procese controlate de fuziune nucleară. Cercetătorii au precizat însă că mai este nevoie de mulți ani de muncă susținută până vor obține un sistem fiabil de producere a energiei prin fuziune nucleară.

În cadrul acestui experiment s-a obținut autoîncălzirea materiei în stare de plasmă prin fuziune nucleară - proces în care nucleii atomici se combină rezultând elemente mai grele, reacție în urma căreia se degajă energie. Plasma este una dintre stările de agregare ale materiei, alături de mult mai familiarele stări solidă, lichidă sau gazoasă.

"Dacă vei să faci un foc de tabără, trebuie ca respectivul foc să fie suficient de fierbinte astfel încât lemnele să se aprindă singure", a declarat Alex Zylstra, fizician în cadrul Laboratorului Național Lawrence Livermore - parte a Departamentului american pentru Energie - și coordonator al studiului publicat în revista Nature. "Aceasta este o bună analogie pentru plasma aprinsă, care face ca procesul de fuziune să se autosusțină", a adăugat el.

Cercetătorii au direcționat 192 de fascicule laser spre o țintă minusculă, constând într-o capsulă cu diametrul de aproximativ 2 milimetri, umplută cu combustibil pentru fuziune (o plasmă formată din deuteriu și tritiu, doi izotopi ai hidrogenului). La temperaturi foarte ridicate, nucleii de deuteriu fuzionează cu cei de tritiu și se eliberează energie. După fuziunea a doi nuclei este eliberat un neutron și o particulă cu sarcină pozitivă denumită "particulă alfa", ce este formată din doi neutroni și doi protoni.

(Procesul de) "fuziune necesită să încălzim extrem de mult combustibilul pentru ca acesta să ardă - ca un foc obișnuit, însă pentru o reacție de fuziune este nevoie de aproximativ 100 de milioane de grade Fahrenheit (55 de milioane de grade Celsius). Timp de decenii am reușit să producem reacții de fuziune în experimente în care am încălzit foarte mult combustibilul de fuziune, însă această metodă nu este suficient de bună pentru a obține energie netă din fuziune. Acum, pentru prima oară, reacțiile de fuziune care s-au produs în combustibil au asigurat cea mai mare parte a nivelului de căldură necesar. Acesta este un nou regim denumit plasmă aprinsă", a mai explicat Zylstra.

Spre deosebire de arderea combustibililor fosili sau de procesul de fisiune nucleară folosit în centralele atomice pentru obținerea energiei, fuziunea nucleară oferă perspectiva energiei nelimitate, fără poluare, deșeuri radioactive sau gaze cu efect de seră. Dacă atomocentralele produc energie prin ruperea nucleilor atomici, energia de fuziune provine din fuzionarea nucleilor atomici, la fel ca în interiorul stelelor.

"Energia de fuziune este Sfântul Graal al energiei curate și nelimitate", a comentat și Annie Kritcher de la Laboratorul Național Lawrence Livermore, coordonatoarea acestor experimente desfășurate în anii 2020 și 2021.

În aceste experimente s-a obținut prin fuziune de aproximativ 10 ori mai multă energie decât s-a folosit pentru a încălzi combustibilul de fuziune, dar mai puțin de 10% din totalul de energie laser folosită, ceea ce arată că procesul rămâne încă ineficient. Cercetătorii sunt însă optimiști că se află pe drumul cel bun.

"Transformarea fuziunii în realitate (fezabilă) este o provocare tehnologică extrem de complexă și va necesita investiții serioase și inovații majore pentru a deveni practică din punct de vedere economic. Consider că fuziunea, ca sursă viabilă de energie, este o provocare pentru următoarea decadă", a mai susținut Alex Zylstra.