Cercetătorii de la instalaţia germană de fuziune nucleară Wendelstein 7‑X (W7-X) au atins un nou record: au menţinut un plasma stabil și de calitate timp de 43 de secunde, folosind pelete de hidrogen îngheţat pentru alimentare şi controlul reacţiei.
Echipa de la Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP), responsabilă de W7-X, a injectat aproximativ 90 de pelete de hidrogen îngheţat în camera de plasmă. Fiecare peletă avea un diametru de aproximativ 0,04 inchi (≈1 mm). În paralel, plasma a fost încălzită cu microunde până la temperaturi ce au depăşit 20 de milioane de grade Celsius, atingând ocazional chiar aproape de 30 de milioane de grade. Satisfacerea simultană a trei factori esenţiali — densitate de plasmă, temperatură și durata de confinare — este cheia pentru a atinge ceea ce se numeşte criteriul de Lawson (adică producerea mai multă energie decât se consumă).
Formatul în care funcţionează W7-X este diferit de cel al tokamakurilor clasice: instalaţia este un stellarator, ceea ce înseamnă că utilizează un câmp magnetic „învârtit” în 3D care poate confina plasma fără a necesita curent electric intern pentru stabilitate. Avantajul major: potenţialul operaţional continuu, nu doar în explozii scurte. Aşa cum echipa IPP notează, a atinge o durată mai mare de funcţionare stabilă a plasmei este un pas important spre un reactor comercial de fuziune.
Un element central al succesului a fost sistemul de injectare de pelete de la Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Acesta a produs şi a introdus în mod continuu cilindri de hidrogen îngheţat în plasmă, sincronizat cu ciclurile de încălzire. Injectorul a permis menţinerea densităţii de plasmă într-o gamă optimă, astfel încât să se menţină temperatura necesară pentru reacţie fără prăbuşirea acesteia. Peletele au avut şi un alt rol: au ajutat la stabilizarea impurităţilor şi la netezirea condiţiilor de la marginea plasmei — două surse frecvente de pierdere de energie.
Pe lângă durata record de 43 de secunde, W7-X a înregistrat și alte două borne importante:
- Energia totală consumată/gestionată („energy turnover”) a atins 1,8 gigajouli în aproximativ şase minute, faţă de 1,3 gigajouli în începutul lui 2023.
- Raportul de presiune plasmă/câmp magnetic (beta) a ajuns la 3%, apropiindu-se de ţinta de 4-5% pentru reactoarele comerciale. Creşterea valorii beta fără apariţia instabilităţilor este una dintre cele mai dificile provocări în proiectarea fuziunii.
Echipa W7-X îşi propune mai departe: durate de încălzire tot mai lungi, un control îmbunătăţit al injecţiei de pelete şi o pregătire mai bună a pereţilor camerei de plasmă pentru a reduce impurităţile.
Obiectivul: să menţină performanţe ridicate pe durate de ordinul minutelor, în condiţii stabile, pregătind calea pentru utilizarea continuă într-un reactor de fuziune comercial.
…
Rezultatul de la W7-X reprezintă un pas important spre fuziunea nucleară practică. Prin combinarea unui design de stellarator, alimentare prin pelete de hidrogen, şi încălzire intensivă, cercetătorii au demonstrat că este posibil să se obţină o plasmă de mare performanţă pentru un timp semnificativ. Dacă următorii paşi vor fi la fel de succesi, suntem cu un pas mai aproape de visul energiei curate, nelimitate şi fără emisii.
