Un reactor minuscul stimulează fuziunea cu un truc asemănător unui burete

O echipă de cercetători de la University of British Columbia (UBC) a demonstrat că un reactor de dimensiuni reduse, instalat pe bancul de lucru, poate spori rata reacțiilor de fuziune nucleară printr-o tehnică inovatoare: încărcarea electrochimică a unui metal cu combustibil deuteriu. Studiul a fost publicat pe 20 august în revista Nature.

Cum funcționează noul concept?

În locul reactoarelor masive de tip fuziune prin confinare magnetică – care necesită temperaturi și presiuni extreme – cercetătorii au testat o abordare accesibilă, bazată pe un reactor la temperatura camerei. Ei au utilizat un metal țintă din paladiu, pe care l-au încărcat cu concentrații ridicate de deuteriu prin două metode: pe o parte, folosind un câmp de plasmă, iar pe cealaltă, printr-o celulă electrochimică, scrie Science Daily.

„Obiectivul este să creștem densitatea combustibilului și probabilitatea coliziunilor deuteriu-deuteriu, ceea ce conduce la evenimente de fuziune”, a explicat profesorul Curtis P. Berlinguette, autorul principal al studiului și Distinguished University Scholar la UBC.

Încărcarea electrochimică a permis introducerea unui volum mult mai mare de deuteriu în paladiu, comparabil cu „stoarcerea combustibilului într-un burete”. O diferență notabilă: un volt de electricitate a înlocuit presiuni de aproximativ 800 de atmosfere, necesare în mod obișnuit.

Rezultatul?

Această tehnică a crescut rata de fuziune cu aproximativ 15% față de metoda convențională de încărcare doar prin plasmă. Totuși, cercetarea nu a obținut un câștig net de energie – consumul a rămas mai mare decât energia produsă.

Importanța experimentului

Este prima demonstrație a fuziunii deuteriu-deuteriu prin combinarea implantării ionice în plasmă și a încărcării electrochimice, monitorizată prin semnături nucleare directe, cum ar fi neutronii. Această abordare, spun cercetătorii, ar putea face studiile asupra fuziunii mai accesibile laboratoarelor obișnuite, nu doar marilor centre naționale.

„Vrem să scoatem fuziunea din laboratoarele gigant și să o aducem pe masa de lucru”, a declarat Berlinguette. „Această platformă permite ajustarea sistematică atât a metodelor de încărcare, cât și a materialelor țintă.”

Reactorul Thunderbird

Dispozitivul utilizat, denumit Thunderbird Reactor, este un accelerator de particule miniatural, construit special pentru a testa aceste ipoteze. Componentele sale principale includ:

• un propulsor cu plasmă,

• o cameră de vid,

• o celulă electrochimică.

Context istoric și perspective

Fuziunea nucleară, procesul prin care se unesc nuclee atomice pentru a elibera energie – la fel ca în Soare – produce mai puține deșeuri radioactive decât fisiunea nucleară. Prima demonstrație de fuziune deuteriu-deuteriu datează din 1934, însă încercările ulterioare de „fuziune la rece” din anii ’80 nu au fost confirmate. Echipa de la UBC își fundamentează cercetările pe recomandările formulate în 2019, într-o analiză publicată în Nature, care invita la explorarea unor piste alternative.

Proiectul a fost posibil cu sprijinul Thistledown Foundation și reprezintă un prim pas către dezvoltarea unor metode experimentale simple, reproductibile, menite să accelereze descoperirile în domeniul fuziunii.