La construcció del millor amfitrió per al dispositiu de fusió nuclear de la Xina ha començat de forma exhaustiva
L’1 d’octubre es va fer un avenç clau en la construcció del dispositiu de fusió nuclear de la Xina.
La base que pesa més de 400 tones es va instal·lar amb èxit i s’utilitzarà per portar el millor host amb un pes total d’unes 6700 tones, marcant l’inici integral de la construcció per a l’hoste de maquinària pesada d’aquest país.
En el futur, aquest dispositiu serà la primera demostració validada internacionalment de la generació d’energia de fusió nuclear i s’espera que il·lumini la primera llum a través de la fusió nuclear el 2030.
Fusió nuclear: la contrasenya definitiva per explorar l’energia còsmica
Des del misteri de la crema contínua del Sol durant 4.600 milions d’anys fins a la recerca final de la humanitat d’energia neta “inesgotable”, la fusió nuclear sempre ha estat una de les direccions de recerca més enlluernadores en el camp de la ciència. No només és la força motriu principal de les estrelles per emetre llum i calor a l’univers, sinó també una tecnologia de tall - que té el potencial de canviar completament el paisatge d’energia humana.
En poques paraules, la fusió nuclear es refereix al procés de nuclis atòmics més lleugers (com els isòtops d’hidrogen deuteri i tritium) que superen la repulsió electrostàtica (repulsió de coulomb) entre nuclis a temperatures i pressions extremadament altes, col·locant i fixant -se en nuclis atòmics més pesats (com l’heli), alhora que es llança quantitats enormes d’energia. Aquest procés segueix l'equació d'energia massiva d'Einstein "E=MC ²" - La massa total del nou nucli fusionat és lleugerament inferior a la suma de les masses dels dos nuclis abans de la fusió, i la massa reduïda (pèrdua massiva) s'alliberarà en forma d'energia, amb una densitat energètica que excedeix qualsevol energia actualment utilitzada per humans.
Per entendre la intensitat energètica de la fusió nuclear, només es necessita un conjunt de comparació de dades: l’energia alliberada per una reacció de fusió d’1 quilogram de la barreja de triti de deuteri és equivalent a la calor generada per la combustió de 27000 tones de carbó estàndard o l’energia generada per la combustió completa de 120 tones de gasolina; Tanmateix, l’energia alliberada pel combustible de fissió nuclear de la mateixa qualitat (com l’urani - 235) només és d’uns 1/4 de l’alliberament de la fusió nuclear. Més important encara, les fonts de combustible per a la fusió nuclear són gairebé infinites: el deuteri està àmpliament present a l’aigua de mar a la Terra, i cada litre d’aigua de mar conté deuteri que pot alliberar energia equivalent a 300 litres de gasolina a través de la fusió. El Deuteri que conté a l’aigua de mar a tot el món pot satisfer les necessitats energètiques de la humanitat durant més d’un milió d’anys; Tot i que el triti és de naturalesa extremadament rara, es pot preparar artificialment reaccionant el liti (un element abundant a l’escorça terrestre) amb neutrons i no hi ha cap problema de “escassetat de combustible”.
Tanmateix, aconseguir una fusió nuclear controlable no és una tasca fàcil i el seu repte bàsic rau en "com crear i mantenir condicions extremes per a la fusió nuclear". A l’interior del sol, el col·lapse gravitatori crea una temperatura elevada de 15 milions de graus centígrads i una alta pressió de 250 mil milions d’atmosferes, complint de forma natural les “condicions d’encesa” per a la fusió nuclear; Però a la Terra, els humans no poden replicar tanta gravetat i només poden simular ambients extrems mitjançant mitjans tecnològics. Actualment, hi ha dues indicacions de recerca principals:
Un tipus és la fusió de confinament magnètic, representat pel reactor experimental termonuclear internacional (ITER), conegut comunament com a "sol artificial". Utilitza un camp magnètic super fort (aproximadament 100.000 vegades més fort que el camp magnètic terrestre) per confinar el plasma (el quart estat de la matèria on es separen els nuclis atòmics i els electrons) amb una temperatura de fins a 150 milions de graus centígrad Plasma per complir les condicions necessàries per a les reaccions de fusió. El 2023, el dispositiu "Artificial Sun" de la Xina (East) va aconseguir una operació contínua de plasma a 120 milions de graus centígrads durant 403 segons, establint un rècord mundial i posant les bases per a experiments posteriors de ITER.
Un altre tipus és la fusió de confinament inercial, representada per la National Ignition Facility (NIF) dels Estats Units. Es centra en 192 làsers energètics alts {{2- en un objectiu de deuteri tritium amb un diàmetre de només uns quants mil·límetres, escalfa l'objectiu a 30 milions de graus centígrad possible. Al desembre de 2022, NIF va assolir el "guany energètic net" per primera vegada - L'energia alliberada per les reaccions de fusió va superar l'energia del làser d'entrada, marcant un gran avenç en la ruta de confinament inercial.
A més de l’alta densitat d’energia i el combustible abundant, la fusió nuclear també té una seguretat i una amabilitat ambiental. A diferència de la fissió nuclear, les reaccions de fusió nuclear s’acabaran immediatament un cop perdudes les condicions extremes (com la interrupció del camp magnètic o la parada làser) i no hi ha cap risc de “fusió del nucli”; El producte de reacció principal és l’heli (un gas inert tòxic i inert tòxic i inofensiu), que no produeix llargament - terme residus radioactius com la fissió nuclear i gairebé no té contaminació per al medi ambient.
Tot i que els éssers humans encara no han aconseguit la generació d’energia de fusió nuclear comercial (que s’espera que requereixin 30-50 anys d’avançament tecnològic), cada pas de progrés en la fusió nuclear, des de la fusió natural del sol fins als avenços graduals del laboratori, està allunyant la humanitat a l’objectiu de la “llibertat energètica”. En el futur, quan les centrals d’energia de fusió nuclear s’estenguin per tot el món, la humanitat es deslligarà completament de la dependència dels combustibles fòssils, resoldre problemes globals com el canvi climàtic i l’escassetat d’energia i usarà en una nova era basada en l’energia neta i il·limitada.
