Cientistas conseguiram a fusão nuclear autossustentável, mas agora não podem replicá-la: ScienceAlert

Os cientistas confirmaram que no ano passado, pela primeira vez no laboratório, eles tiveram uma reação de fusão que se perpetua (em vez de se extinguir) – nos aproximando de repetir a reação química que alimenta o sol.

No entanto, eles não têm certeza de como recriar a experiência.

fusão nuclear Ocorre quando dois átomos se combinam para formar um átomo mais pesado, liberando uma enorme explosão de energia no processo.

Esse processo é frequentemente encontrado na natureza, mas é muito difícil de replicar em laboratório porque precisa de um ambiente de alta energia para manter a reação.

o sol gera energia Usando fusão nuclear – esmagando átomos de hidrogênio para formar hélio.

Supernovas – Sóis Explosivos – Também Aproveite a fusão nuclear Exibição de fogos de artifício cósmicos. É a força dessas interações que cria partículas mais pesadas, como o ferro.

No entanto, em lugares artificiais aqui na Terra, calor e energia tendem a escapar através de mecanismos de resfriamento, como radiação de raios X e condução térmica.

Para tornar a fusão nuclear uma fonte de energia viável para os seres humanos, os cientistas devem primeiro alcançar algo chamado “ignição”, em que os mecanismos de autoaquecimento superam toda a perda de energia.

Uma vez que a ignição é alcançada, a reação de fusão se alimenta sozinha.

Em 1955, o físico John Lawson criou o conjunto de critérios, agora conhecido como “critérios de ignição do tipo Lawson”, para ajudar a identificar quando essa ignição ocorreu.

A ignição de reações nucleares normalmente ocorre em ambientes altamente densos, como uma supernova ou armas nucleares.

Pesquisadores do National Ignition Facility do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, passaram mais de uma década aperfeiçoando seu método. Confirmado agora Que o experimento histórico realizado em 8 de agosto de 2021 realmente levou à primeira ignição bem-sucedida de uma reação de fusão nuclear.

Em uma análise recente, o julgamento de 2021 foi julgado com base em nove versões diferentes do benchmark Lawson.

“Esta é a primeira vez que superamos a referência de Lawson no laboratório”, disse a física nuclear Annie Kretcher, do National Ignition Facility. novo Mundo.

Para conseguir esse efeito, a equipe colocou uma cápsula de combustível de trítio e deutério no centro de uma câmara de urânio empobrecido revestida de ouro e disparou 192 lasers de alta potência para criar um banho de raios-X intensos.

O ambiente intenso criado pelas ondas de choque direcionadas internamente criou uma reação de fusão auto-sustentável.

Nessas condições, os átomos de hidrogênio se fundiram, liberando 1,3 megajoules de energia por um centésimo trilionésimo de segundo, o equivalente a 10 quatrilhões de watts de energia.

Ao longo do ano passado, pesquisadores tentaram replicar a descoberta em Quatro experiências semelhantesmas só conseguiu produzir metade do rendimento energético produzido no experimento inicial recorde.

Critcher explica que a ignição é muito sensível a pequenas mudanças quase imperceptíveis, como diferenças na estrutura de cada cápsula e na intensidade do laser.

“Se você começar de um ponto de partida microscopicamente pior, isso se refletirá em uma diferença muito maior no rendimento final de energia”, Diz O físico de plasma Jeremy Chittenden no Imperial College London. A experiência de 8 de agosto foi o melhor cenário.

A equipe agora quer determinar exatamente o que é necessário para atingir a ignição e como tornar o experimento mais resiliente diante de pequenos erros. Sem esse conhecimento, o processo não pode ser ampliado para criar reatores de fusão que possam abastecer cidades, que é o objetivo final desse tipo de pesquisa.

“Você não quer estar em uma situação em que precisa acertar tudo para acender”, diz Chittenden.

Este artigo foi publicado em mensagens de revisão física.