Il “sole artificiale” della Corea del Sud ha recentemente compiuto un'impresa rivoluzionaria nella ricerca sull'energia da fusione mantenendo con successo un circuito di plasma alla sbalorditiva temperatura di 180 milioni di gradi Fahrenheit (equivalenti a 100 milioni di gradi Celsius) per ben 48 secondi, come riportato dagli scienziati. Questo straordinario risultato è stato reso possibile dalla messa in servizio del reattore Tokamak superconduttore di ricerca avanzata della Corea (KSTAR), che supera il precedente record mondiale di 31 secondi stabilito nel 2021. Il progresso significativo segnato da questo risultato rappresenta un progresso significativo verso l'obiettivo finale di sviluppare un fonte di energia sostenibile e non rinnovabile. Quasi limitata all’energia pulita, però, è solo un piccolo passo nel grande schema delle cose.
La comunità scientifica è da tempo impegnata nella ricerca per liberare il potenziale della fusione nucleare, un processo simile al meccanismo di generazione di energia nelle stelle, che abbraccia più di settant’anni di ricerche ed esperimenti dedicati. Il principio di base prevede la fusione di atomi di idrogeno per produrre elio in condizioni di calore e pressione estremi, rispecchiando il processo di trasformazione osservato nelle stelle della sequenza principale che irradiano luce e calore evitando la produzione di gas serra o rifiuti radioattivi a lunga vita. Tuttavia, simulare le complesse condizioni prevalenti nei nuclei stellari rappresenta una sfida enorme per i ricercatori.
Il paradigma di progettazione prevalente per i reattori a fusione nucleare, noto come tokamak, si basa sul concetto di plasma estremamente caldo – uno stato distinto della materia caratterizzato dal libero movimento di ioni positivi ed elettroni caricati negativamente – confinato in un recipiente del reattore a forma di toro che utilizza un forte magnetismo. campi. L'ostacolo principale era l'arduo compito di stabilizzare le bobine di plasma surriscaldate e turbolente abbastanza a lungo da facilitare le reazioni di fusione nucleare. Gli inizi del tokamak risalgono al 1958 con il lavoro pionieristico dello scienziato sovietico Natan Yavlinsky; Tuttavia, l’obiettivo sfuggente di guadagni energetici netti pari a zero rimane ancora oggi irrisolto.
Un ostacolo critico è stato gestire il plasma a temperature favorevoli alle reazioni di fusione, che richiedono limiti termici estremamente elevati che superano anche il calore cocente del Sole. I reattori a fusione richiedono temperature operative di gran lunga superiori a quelle riscontrate nei nuclei stellari perché sono necessarie pressioni più basse rispetto alle normali condizioni di fusione all’interno delle stelle. Ad esempio, il nucleo del Sole registra temperature di circa 27 milioni di gradi Fahrenheit (15 milioni di gradi Celsius) mentre sopporta pressioni pari a circa 340 miliardi di volte la pressione atmosferica al livello del mare sulla Terra.
Cuocere il plasma a queste temperature estreme è un compito che può sembrare relativamente semplice, ma la vera sfida è trovare un modo per contenerlo efficacemente nel reattore. Questo contenimento deve essere ottenuto senza consentire al plasma di bruciare attraverso le pareti del reattore, garantendo al tempo stesso che il processo di fusione proceda senza intoppi. Le complessità tecniche coinvolte in questo progetto sono molto complesse e richiedono soluzioni sofisticate. Tradizionalmente, questo contenimento viene eseguito utilizzando laser ad alta energia o forti campi magnetici, ognuno dei quali presenta vantaggi e limiti unici.
Per estendere la durata della fase di combustione del plasma oltre i risultati precedenti, i ricercatori hanno apportato una serie di modifiche alla configurazione del reattore. Questi cambiamenti includevano la sostituzione dei componenti in carbonio con quelli in tungsteno, una modifica volta a migliorare le prestazioni degli inverter tokamak. Questi convertitori svolgono un ruolo cruciale nella rimozione del calore in eccesso e dei sottoprodotti dal reattore, migliorandone così l'efficienza complessiva.
Si-Woo Yeon, direttore del Centro di ricerca KSTAR, ha sottolineato l'importanza di test e preparazione accurati per ottenere gli straordinari risultati dell'esperimento. Nonostante la natura sperimentale dell'utilizzo dei nuovi convertitori al tungsteno, una valutazione approfondita dell'hardware e un'attenta pianificazione hanno permesso ai ricercatori di superare i parametri prestazionali rispetto ai precedenti sforzi condotti presso la struttura.
Guardando al futuro, gli scienziati KSTAR hanno fissato obiettivi ambiziosi per il reattore, puntando a mantenere la temperatura di 180 milioni di gradi Fahrenheit per 300 secondi entro il 2026. Questo obiettivo rappresenta un importante progresso nella ricerca sulla fusione ed evidenzia la dedizione degli scienziati combinati ai progressi nel campo della fusione. questo campo.
Il recente successo del team KSTAR si aggiunge a una serie di notevoli risultati ottenuti da molti reattori a fusione nucleare in tutto il mondo. Tra questi risultati degni di nota c’è quello ottenuto dalla National Ignition Facility degli Stati Uniti, dove il nocciolo del reattore ha dimostrato brevemente che la produzione di energia superava quella immessa – un evento che ha attirato molta attenzione e elogi all’interno e all’esterno della comunità scientifica.
fonte:
https://www.space.com/nuclear-fusion-reactor-south-korea-runs-48-thans
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