Il potere di fusione è stato il sogno febbrile di scienziati, ambientalisti e futuristi per quasi un secolo. Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno cercato di trovare un modo per creare reazioni di fusione sostenibili che avrebbero fornito agli esseri umani un'energia pulita e abbondante, che avrebbe finalmente rotto la nostra dipendenza dai combustibili fossili e da altri metodi sporchi.
Negli ultimi anni sono stati fatti molti passi avanti che stanno avvicinando l '"era della fusione" alla realtà. Più di recente, alcuni scienziati hanno collaborato con Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) - aka. il "sole artificiale cinese" - ha stabilito un nuovo record per il surriscaldamento di nuvole di plasma di idrogeno a oltre 100 milioni di gradi - una temperatura che è sei volte più calda del Sole stesso!
Mentre gli scienziati sono in grado di fondere atomi di idrogeno per produrre energia, l'ostacolo ha sempre raggiunto il cosiddetto "punto di pareggio". È qui che l'energia prodotta da una reazione di fusione autosufficiente è uguale all'energia necessaria per avviarla. E mentre non abbiamo ancora raggiunto questo punto, gli scienziati si stanno sempre più avvicinando.
Attualmente, i due metodi più popolari per produrre energia di fusione sono l'approccio inerziale al confinamento e il reattore tokamak. Nel primo caso, i laser vengono utilizzati per fondere pellet di deuterio (H² o "idrogeno pesante") per creare una reazione di fusione. In quest'ultimo caso, il processo prevede una camera di confinamento a forma di toro che utilizza campi magnetici e una corrente interna per confinare il plasma ad alta energia.
Riscaldando questo plasma e mantenendolo stabile, si può creare una reazione di fusione autosufficiente. Mentre altri reattori tokamak fanno affidamento su bobine magnetiche per mantenere stabile un toro al plasma, il reattore EAST cinese si affida ai campi magnetici prodotti dal plasma in movimento stesso per tenere sotto controllo il toro. Ciò lo rende meno stabile, ma consente ai fisici di aumentare i livelli di calore.
Dopo una campagna di quattro mesi, il team scientifico dell'EAST è stato in grado di integrare quattro tipi di energia termica per raggiungere un nuovo record di temperatura. Tra questi, il riscaldamento a onde ibride più basse, il riscaldamento a onde di ciclotrone a elettroni, il riscaldamento a risonanza a ciclotoni a ioni e il riscaldamento a ioni a fascio neutro. Attraverso questi metodi combinati, il profilo di densità della corrente del plasma è stato ottimizzato.
Una volta che il team scientifico è riuscito a ottimizzare l'accoppiamento delle quattro diverse tecniche di riscaldamento, sono stati in grado di creare una nuvola di particelle cariche che contenevano elettroni riscaldati a oltre 100 milioni di ° C. Hanno anche superato un livello di iniezione di potenza di 10 MegaWatt (MW) e aumentato l'energia immagazzinata nel plasma a 300 kilojoule (kJ).
Questa non è la prima volta che gli scienziati di CASHIPS riportano di aver raggiunto una pietra miliare nella fusione. Nel 2016 il team ha annunciato di aver prodotto idrogeno gassoso tre volte più caldo del nucleo del Sole (circa 50 milioni di ° C; 90 milioni di ° F) e di essere in grado di mantenere questa temperatura per un record 102 secondi.
Con questo ultimo esperimento, il team EAST non solo ha raddoppiato la temperatura del toro al plasma (stabilendo un nuovo record), ma è anche riuscito a risolvere una serie di problemi che sono cruciali per raggiungere operazioni in stato stazionario. Ad esempio, hanno risolto il confinamento delle particelle e il consumo di energia, il cui tempismo deve essere giusto per mantenere una reazione di fusione prolungata.
L'esperimento ha inoltre fornito dati chiave per la convalida dei modelli di scarico del calore, di trasporto e di trasmissione attuali, tutti elementi cruciali per la realizzazione di numerosi importanti progetti di fusione. Questi includono l'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), il Chinese Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) e la DEMOnstration Power Station (DEMO).
Costruito originariamente nel 2006, l'EAST è diventato una struttura di prova completamente aperta che consente alla comunità scientifica globale di condurre operazioni di stato stazionario e ricerche di fisica. E dato che il team EAST è riuscito ancora una volta a creare condizioni di temperatura ben al di sopra del Sole, il soprannome di "Sole artificiale cinese" non sembra quasi un allungamento!
L'era dell'energia pulita si avvicina e non un momento troppo presto!
