O echipă de cercetători de la cel mai mare dispozitiv de tip stellarator (un tip de reactor experimental pentru fuziune nucleară) din lume, Wendelstein 7-X (W7-X), a reușit pentru prima dată să genereze ioni de heliu-3 de înaltă energie – o realizare importantă în cercetarea fuziunii nucleare, scrie Interesting Engineering.
„În cadrul celui mai mare stellarator din lume, au fost generați pentru prima dată ioni de heliu-3 de înaltă energie, folosind tehnica de încălzire prin rezonanță ciclotronică – un moment de referință pentru cercetarea în domeniul fuziunii,” au declarat oamenii de știință într-un comunicat de presă.
Experimentul, desfășurat la W7-X – un reactor de fuziune de ultimă generație operat de Institutul Max Planck pentru Fizica Plasmei – a abordat o provocare esențială în realizarea energiei prin fuziune: menținerea unei plasme super-încălzite la milioane de grade Celsius.
Această plasmă generează particule alfa (nuclee de heliu-4) cu energie ridicată, esențiale pentru menținerea temperaturilor extreme necesare reacțiilor de fuziune. Dacă aceste particule scapă prea rapid din plasmă, temperatura scade, iar reacția nu mai poate fi susținută.
Simularea condițiilor cu ioni de heliu-3
Având în vedere caracterul experimental și dimensiunea redusă a W7-X în comparație cu un reactor de fuziune complet funcțional, cercetătorii simulează aceste condiții utilizând particule mai ușoare și cu energie mai redusă.
„În practică, ionii ușori de heliu-3 sunt accelerați la o energie potrivită pentru acest scop,” au explicat cercetătorii.
Pentru a realiza acest lucru, echipa a folosit o tehnologie avansată numită încălzire prin rezonanță ciclotronică (ICRH).
„Este ca atunci când împingi un copil într-un leagăn: pentru a fi eficient, fiecare împingere trebuie să fie sincronizată perfect cu mișcarea naturală a leagănului – adică să fie în rezonanță,” se arată în comunicat.
ICRH utilizează unde electromagnetice de înaltă frecvență, cu o putere de ordinul megawaților. Prin introducerea acestor unde într-o plasmă formată din hidrogen și heliu-4 și ajustarea frecvenței exacte la care ionii de heliu-3 orbitează în jurul liniilor câmpului magnetic – frecvența lor ciclotronică – aceștia absorb energia în mod eficient.
„Este pentru prima dată când ioni de heliu-3 de înaltă energie au fost produși într-un stellarator folosind ICRH – o premieră mondială în cercetarea fuziunii,” se subliniază în comunicat.
Sistemul ICRH este dezvoltat și operat la W7-X în cadrul Trilateral Euregio Cluster (TEC), printr-o colaborare strânsă între Laboratorul de Fizica Plasmei al Academiei Militare Regale din Bruxelles și institutele IFN-1 și ITE din Jülich.
De la fuziune nucleară la misterele universului
Această inovație are implicații care depășesc cu mult domeniul energiei terestre. Cercetătorii au descoperit că aceleași procese de rezonanță care accelerează particulele de heliu-3 în W7-X ar putea explica un fenomen misterios observat pe Soare.
„Această cercetare contribuie nu doar la dezvoltarea unei surse durabile de energie, ci oferă și perspective neașteptate asupra modului în care funcționează Soarele. Procesele de rezonanță care energizează heliu-3 în W7-X ar putea explica apariția periodică a unor nori bogați în heliu-3 în atmosfera solară,” au notat cercetătorii.
Se presupune că particulele de heliu-3 din Soare pot fi accelerate selectiv de unde electromagnetice naturale, formând astfel nori masivi care conțin de până la 10.000 de ori mai mult heliu-3 decât în mod obișnuit.
„Aceste descoperiri demonstrează că știința fuziunii nu doar modelează viitorul, ci ne ajută să înțelegem și universul din jurul nostru,” concluzionează comunicatul.
Ştiri video recomandate
