În urma unei analize a fost confirmat faptul că în cadrul unui experiment realizat în anul 2021 a fost creată o reacție de fuziune suficient de energică pentru a fi autosusținută. Această realizare aduce tehnologia fuziunii nucleare cu un pas mai aproape pentru a fi utilizată ca sursă de energie.
Deși aprinderea prin fuziune a avut loc în data de 8 august 2021 în cadrul Instituției Naționale de Aprindere (NIF) a Laboratorului Național Lawrence Livermore din California, cercetătorii NIF nu au mai putut reproduce această realizare de reper. Ei și-au petrecut ultimul an analizând condițiile experimentale care i-au dus la aprindere pentru a determina modul în rezultatul ar putea fi replicat.
În cadrul experimentului, 192 dintre cele mai energice lasere din lume au lovit o capsulă de dimensiune milimetrică în care era introdus hidrogen. Acest lucru a transformat capsula într-o plasmă fierbinte, care s-a prăbușit rapid într-o sferă minusculă de aproximativ 18.000 de ori mai fierbinte decât suprafața Soarelui și care a experimentat o presiune de peste 100 de milioane de ori mai mare decât presiunea atmosferei Pământului.
În aceste condiții extreme, atomii de hidrogen au suferit o fuziune și au eliberat 1,3 megajouli de energie, adică echivalentul a 10 cvadrilioane de wați de putere, pentru o perioadă de timp de 100 de picosecunde. Acesta a fost cel mai mare randament energetic obținut vreodată în cadrul NIF.
În cadrul noii analize se arată că experimentul a adus instalația mai aproape de tipul de reacție de fuziune care ar putea fi folosită în cele din urmă ca sursă de energie prin îndeplinirea așa-numitului criteriu Lawson pentru aprindere, care afirmă că încălzirea prin fuziune trebuie să fie suficient de mare pentru a depăși toate procesele fizice ce ar putea răci plasma.
„Am stabilit că am atins criteriul lui Lawson, ceea ce demonstrează că acest lucru nu este doar posibil, ci și posibil în cadrul NIF. Este prima dată când depășim criteriul lui Lawson în laborator”, a declarat Annie Kritcher din cadrul NIF.
Sam Wurzel din cadrul Departamentului de Energie al SUA a declarat faptul că îndeplinirea acestui criteriu este o dovadă crucială a aprinderii și un rezultat care ar putea accelera cercetarea și dezvoltarea în știința fuziunii atât pentru securitatea națională, cât și pentru aplicațiile energetice.
Criteriul lui Lawson, formulat de fizicianul John Lawson în anul 1955, ia în considerare variabile precum densitatea unei plasme și perioada de timp în care aceasta trebuie să fie limitată pentru a crea o reacție susținută. „Obținem ceea ce se numește o ardere prin propagare: fuziunea provoacă mai multă fuziune, ceea ce provoacă mai multă fuziune, ceea ce provoacă mai multă fuziune”, a declarat Steven Cowley din cadrul Universității Princeton.
În cadrul analizei au fost testate datele experimentale față de nouă versiuni diferite ale criteriului lui Lawson, fiecare dictând modul în care diferitele seturi de măsurători ar trebui să se relaționeze între ele în timpul aprinderii. Aprinderea a fost confirmată de toate cele nouă versiuni, depășind tendința naturală a unei reacții de răcire și oprire. „Dacă reacția nu s-ar fi autoîncălzit în acest fel, randamentul energetic ar fi fost mult mai mic”, a declarat Cowley.
Din luna august 2021, cercetătorii din cadrul NIF au efectuat patru experimente similare, care au produs randamente energetice de până la două treimi din valoarea record. Cu toate acestea, oamenii de știință nu au ajuns la aprindere. Kritcher a declarat faptul că experimentul este foarte sensibil la mici modificări, precum diferențele minore în structura materialului fiecărei capsule de hidrogen sau mici variații ale intensității laserelor. De asemenea, ea și colegii ei au făcut „o mulțime diagnoze” în ultimul an pentru a descoperi ce a condus exact la aprindere. Ei au descoperit că și dimensiunea tubului minuscul care umple capsula cu hidrogen de dimensiuni mai mici decât o sămânță de chia, face o mare diferență.
Deși obținerea în mod fiabil și repetat a aprinderii ar fi o realizare semnificativă, există încă un obstacol înainte ca centralele electrice bazate pe fuziune să devină o posibilitate realistă. Cantitatea de energie produsă după aprindere trebuie să fie la fel de mare sau mai mare decât cantitatea de energie introdusă de lasere. Experimentul desfășurat în data de 8 august a ajuns la aproximativ 72% din acest obiectiv.
