Cum ar putea loviturile sincronizate de ciocan să genereze fuziune nucleară

Viitorul nostru energetic se bazează pe fuziunea nucleară, afirmă Michel Laberge. Fizicianul expert în plasmă conduce o companie mică având o idee măreaţă despre un nou tip de reactor nuclear ce ar putea produce energie fără poluare şi ieftină. Reţeta lui secretă? Viteze mari, temperaturi dogoritoare şi presiune zdrobitoare. În această discuţie plină de speranţă, el explică faptul că fuziunea nucleară s-ar putea realiza extrem de curând.

Uau, ce lumină puternică.

Sigur foloseşte multă electricitate.

Faptul că aţi venit aici

a necesitat cu siguranţă ceva energie.

Întreaga planetă are nevoie
de multă energie

şi până acum am mers în mare parte
pe combustibili fosili.

Am ars gaze naturale.

A fost bine.

Ne-a adus până aici,
dar trebuie să ne oprim.

Nu putem continua așa.

Acum se încearcă
diverse tipuri de energie,

energii alternative,

dar s-a dovedit dificil de găsit

ceva la fel de convenabil şi rentabil

ca ţiţeiul, gazele naturale şi cărbunele.

Preferata mea e energia nucleară.

Are eficiență energetică foarte mare,

produce rezuduuri solide

şi nu degajă deloc dioxid de carbon.

Se cunosc două modalităţi

de creare a energiei nucleare:
fisiunea şi fuziunea.

În fisiune, se ia un nucleu mare,

se dezintegrează în două părți,

producând astfel multă energie.

Aşa funcţionează acum reactoarele nucleare.

Funcţionează destul de bine.

Şi mai e fuziunea.

Îmi place fuziunea, e mult mai bună.

Iei două nuclee mici,

le pui împreună şi faci heliu,

e foarte frumos.

Produce multă energie.

E modalitatea naturii de a produce energie.

Soarele şi toate stelele din univers

îşi produc energia prin fuziune.

O uzină de energie prin fuziune

ar fi destul de rentabilă

şi destul de sigură.

Ar produce doar deşeuri radioactive
cu periodă de dezintegrare scurtă

şi nu s-ar topi.

Combustibilul pentru fuziune
provine din ocean,

de unde îl poţi extrage

pentru a mia parte dintr-un cent

per kilowatt-oră, adică foarte ieftin.

Dacă întreaga planetă ar merge
pe energie din fuziune,

am lua combustibilul din ocean.

Ar funcţiona miliarde de ani.

Dacă fuziunea e aşa de grozavă,
de ce n-o stăpânim?

Unde e?

Întotdeauna există o cauză ascunsă.

Fuziunea e extrem de greu de realizat.

Problema e că acele două nuclee

sunt ambele încărcate pozitiv,

deci nu vor să fuzioneze.

Fac aşa. Sau aşa.

Ca să fuzioneze,

le arunci una spre cealaltă
cu o viteză enormă

şi, cu destulă viteză,

vor învinge respingerea,

se vor atinge şi vor produce energie.

Viteza particulei

e o măsură a temperaturii.

Temperatura necesară fuziunii

este de 150 miliarde ºC.

Destul de cald,
(Râsete)

de aceea fuziunea e
atât de greu de realizat.

Am devenit pasionat de fuziune

în timpul doctoratului la
Universitatea din British Columbia;

apoi am primit o slujbă grozavă
în printarea cu laser,

făceam tipăriri
pentru industria imprimării.

Am lucrat acolo 10 ani

şi m-am cam plictisit,

apoi am împlint 40
şi am trecut prin criza vârstei de mijloc,

ştiţi, chestiile obişnuite:

Cine sunt? Ce ar trebui să fac?

Ce ar trebui să fac? Ce pot să fac?

M-am uitat la munca mea bună

şi am văzut că tăiam pădurile

din British Columbia

şi că vă îngropam pe toţi

în milioane de tone de scrisori inutile.

Nu m-a satisfăcut prea tare.

Unii oameni îşi cumpără un Porsche.

Alţii îşi iau o amantă.

Eu am decis să-mi aduc contribuţia

prin soluţionarea încălzirii globale
şi realizarea fuziunii.

Primul lucru pe care l-am făcut

a fost să citesc şi să aflu

cum funcţionează fuziunea.

Fizicienii lucrează la fuziune de o vreme,

şi un mod

este cu ceva numit „tokamak”.

E un inel mare de bobină magnetică,

bobină supraconductoare,

ce produce un câmp magnetic

într-un inel ca acesta,

iar gazul fierbinte din mijloc,

numit plasmă, e blocat.

Particulele merg continuu

de-a lungul peretelui circular.

Apoi zona e înfierbântată

pentru a se atinge temperatura de fuziune.

Acesta e interiorul unei astfel de gogoaşe,

iar în dreapta vedeți

plasma pentru fuziune.

Un alt mod de a face asta

e fuziunea cu laser;

se ia o minge de ping pong.

Se pune combustibilul de fuziune în mijloc

şi se direcţionează
toate laserele spre centru.

Laserele sunt foarte puternice

şi strivesc foarte rapid mingea.

Iar dacă strângi ceva destul de puternic,

devine mai fierbinte,

şi, făcând asta foarte rapid,

într-o miliardime de secundă,

se generează destulă energie şi căldură

pentru a produce fuziune.

Iată interiorul unei astfel de maşinării.

Vedeţi fasciculul de laser şi bila

la mijloc.

Mulţi cred că nu vom realiza
niciodată fuziune.

Cred că fizicienii stau în laborator,

muncind din greu, dar nu se întâmplă nimic.

De fapt, nu e chiar aşa.

Iată o curbă cu terenul câştigat de fuziune

în ultimii 30 de ani

şi vedeți că acum folosim

fuziunea de 10 mii de ori mai mult

decât la început.

A câştigat mult teren.

De fapt, are o ascensiune

conform Legii lui Moore,

care previziona numărul de tranzistori

ce pot fi plasaţi pe un circuit.

Acest punct se numeşte JET,

„the Joint European Torus”,

un mare reactor tokamak din Europa,

iar în 1997, această maşinărie

producea 16 megawaţi putere din fuziune

cu ajutorul a 17 megawaţi de căldură.

Veţi spune că nu prea e util,

dar e destul de bine,

dacă ne gândim că

avem de 10.000 de ori mai mult ca la început.

Al doilea punct de aici e NIF,

„the National Ignition Facility”,

o instalaţie mare cu lasere
din Statele Unite,

şi luna trecută au anunţat

cu tam-tam,

că au reuşit să producă mai multă energie

din fuziune

decât energia pusă
în centrul mingii de ping pong.

Nu e suficient de bine,

căci laserul a folosit mai multă energie

decât cea introdusă în minge,

dar a fost binişor.

Acesta e ITER, adică

Reactorul Internaţional
Experimental Termonuclear.

E o colaborare între diverse ţări

ce construiesc un reactor magnetic imens

în sudul Franţei.

Această maşinărie, când va fi gata,

va produce 500 megawaţi de energie de fuziune

cu ajutorul a doar 50 de megawaţi.

Acesta e cel bun.

Va funcţiona.

E maşinăria ce produce energie.

Uitându-vă la grafic, vedeți

că cele două puncte sunt

în dreapta curbei.

Ne-am cam depărtat de progres.

Dar ştiinţa pentru a construi maşinăriile

chiar exista la acel moment,

să producă fuziune în acea curbă.

Totuşi, a intrat politica pe fir,

şi nici nu se dorea realizarea lor,

aşa că au derivat spre dreapta.

ITER, de exemplu, s-ar fi putut construi

în 2000 sau 2005,

dar pentru că e o colaborare internaţională,

au intervenit dispute politice
şi s-a amânat puţin.

De exemplu, le-a luat cam 3 ani

ca să decidă locul plasării.

Deseori, fuziunea e criticată

că e prea scumpă.

Da, într-adevăr, a costat

unu sau două miliarde de dolari pe an

pentru a se ajunge aici.

Dar trebuie să comparaţi asta

cu tendinţa din Legea lui Moore,

ce ar fi costat mult mai mult.

Rezultatul Legii lui Moore

e mobilul din buzunarul meu.

Telefonul acesta şi internetul din spatele lui

costă cam un trilion de dolari,

doar ca să-mi fac poză cu mine

şi s-o postez pe Facebook.

Şi când o s-o vadă tata,

o să fie foarte mândru.
(Râsete)

Se cheltuiesc de asemenea
650 miliarde de dolari pe an

ca subvenţii pentru ţiţei, gaze naturale

şi energie din surse regenerabile.

Noi cheltuim 0,5% din aceste sume
pe fuziune.

Aşa că, personal, nu cred că e prea scump.

Consider chiar că nu e corect,

deoarece poate rezolva
toate problemele energetice

fără poluare, pe următoarele
două miliarde de ani.

Aş putea spune asta, dar aş fi părtinitor,

căci am înfiinţat o companie de fuziune

şi nici măcar n-am cont pe Facebook.

Când am înfiinţat firma, în 2002,

ştiam că nu mă pot lupta cu băieţii mari.

Aveau multe resurse faţă de mine.

Am decis că trebuia să găsesc o soluţie

mai ieftină şi mai rapidă.

Fuziunea magnetică şi cea cu laser

sunt maşinării destul de bune.

Extraordinare ca tehnologie,

instalaţii minunate, au demonstrat

că fuziunea se poate face.

Totuşi, ca uzine de energie,

nu cred că ar fi foarte bune.

Sunt mult prea mari, complicate,

prea scumpe,

şi nu prea au de-a face

cu energia prin fuziune.

Când creezi fuziune, energia apare

ca neutroni rapizi ce apar din plasmă.

Acei neutroni lovesc peretele maşinăriei

şi îl strică. În plus,

trebuie să captezi căldura neutronilor,

să faci nişte abur
ca să pui în mişcare o turbină,

şi, acele instalaţii

au fost gândite ulterior.

Sigur trebuia să fie o cale mai bună.

Aşa că m-am pus iar pe citit

materiale despre fuziune.

Mi-a atras atenţia o modalitate în special,

numită fuziunea magnetizată la ţintă,

pe scurt FMT.

Aici se procedează astfel:

iei o cuvă mare,

o umpli cu metal lichid,

învârţi metalul lichid

până se face vârtej în centru.

Ca la chiuvetă

când scoţi dopul, se face un vârtej.

Apoi foloseşti nişte pistoane

cu presiune dinspre exterior

ce comprimă metalul lichid

în jurul plasmei, îl comprimă,

devine mai fierbinte, ca un laser,

şi inițiază fuziunea.

E o combinaţie

între fuziunea magnetizată

şi fuziunea prin laser.

Are două avantaje foarte mari.

Metalul lichid absoarbe toţi neutronii,

care nu mai lovesc peretele,

deci maşinăria nu se mai deteriorează.

Metalul lichid devine fierbinte,

e pompat într-un transformator caloric,

produce abur, învârte o turbină.

Aşa e foarte avantajoasă

această parte a procesului.

În final, toată energia de inițiere a fuziunii

vine de la pistonii alimentaţi cu aburi,

mult mai ieftini decât laserele

sau bobinele supraconductoare.

Totul era foarte bine,

cu o excepţie: nu cam funcţiona.

(Râsete)

Întotdeauna e ceva.

Când o comprimi

plasma se răceşte

mai repede decât viteza de compresie.

Încerci să o comprimi,

dar plasma se răceşte întruna

şi apoi nu se întâmplă nimic.

Când am văzut, mi-am spus că e păcat,

căci e o idee foarte bună.

Din fericire, se poate îmbunătăţi.

M-am gândit o clipă

cum s-o fac să funcţioneze mai bine.

M-am gândit la impact.

Dacă am folosi un ciocan mare,

l-am balansa şi am lovi cuiul aşa,

în loc să punem ciocanul pe cui,
să-l împingem,

încercând să-l băgăm la loc?
Aşa nu merge.

Ideea este

să folosim impactul.

Să accelerăm pistonii cu aburi,

ia un pic de timp,

dar apoi...pac! Loveşti pistonul

şi...poc!
Toată energia e creată instantaneu,

transmisă instantaneu lichidului,

şi asta comprimă plasma mult mai rapid.

Am hotărât că e în regulă, hai s-o facem.

Am construit o maşinărie
în acest garaj.

O mică maşinărie,

cu care am reuşit să comprimăm

câţiva neutroni,

eu îi numesc neutroni de marketing.

Cu aceşti neutroni,

am obţinut cam 50 milioane de dolari

şi am angajat 65 de oameni.
Iată echipa mea.

Şi iată ce vrem să construim.

Va fi o maşinărie mare,

cu diametru de 3 m:

plumbul lichid se învârte,

face un vârtej mare în mijloc,

punem plasma deasupra şi dedesubt,

pistonii lovesc pe laturi.

Bang! Comprimă metalul lichid,

produce energie,

iar neutronul va apărea în metalul lichid,

va merge în motorul cu aburi
şi va mişca turbina,

iar câţiva din aburi se vor întoarce

să lovească pistonul.

Vom face asta o dată pe secundă

şi se vor produce 100 megaW de electricitate.

Am construit şi acest injector,

ce realizează plasma necesară maşinăriei.

Aduce plasma la temperatura călduţă
de 3 milioane ºC.

Din nefericire, nu ţine suficient de mult

şi mai trebuie să creştem viaţa plasmei un pic,

însă luna trecută a durat mai mult,

deci cred că acum
avem plasma ce să comprime.

Apoi am construit o sferă mică,

14 pistoane în jurul ei,

şi asta va comprima lichidul.

Totuşi, plasma e dificil de comprimat.

Când o comprimi,

tinde să o ia în direcţii,

deci trebuie să sincronizezi
pistoanele foarte precis.

Pentru asta folosim câteva sisteme de control,

în 1970 nu era posibil aşa ceva,

dar acum putem face asta

cu noile electronice.

În concluzie, mulţi cred că fuziunea

e de domeniul viitorului
şi nu poate fi creată de noi,

dar de fapt ne apropiem foarte mult.

Suntem aproape acolo.

Marile laboratoare au demonstrat
că se poate,

acum companiile mici
ce se gândesc la proces

afirmăcă se poate face,

dar trebuie făcută rentabil.

General Fusion e una din
acele mici companii

şi sperăm că cineva, foarte curând,

o va face şi rentabilă,

şi poate va fi General Fusion.

Mulţumesc mult.

(Aplauze)