Lumea se apropie de stăpânirea unei surse de energie aproape nelimitate. China vrea să fie prima care pune mâna pe ea

Companiile americane și experții din industrie se tem că Statele Unite își pierd avansul de zeci de ani în fața Chinei în cursa pentru energia provenind din fuziunea nucleară. Iar lucrurile care se întâmplă în Shanghai îndreptățesc aceste temeri, notează CNN.

Noi companii în domeniu apar în China, iar cheltuielile alocate de Beijing în această direcție le depășesc pe cele ale Washingtonului, adaugă sursa citată.

Fuziunea nucleară, procesul care alimentează Soarele și alte stele, este extrem de dificil de reprodus pe Pământ.

Savanți din mai multe țări au reușit să obțină reacții de fuziune, dar rămâne dificilă menținerea acestora o perioadă de timp suficient de lungă pentru a fi exploatate în lumea reală.

Stăpânirea fuziunii este o perspectivă atrăgătoare, care promite să aducă bogăție și influență globală oricărei țări ce va concepe, în premieră, o astfel de tehnologie.

Atractivitatea fuziunii se bazează pe eficiența sa. Se estimează că o reacție de fuziune controlată eliberează de aproximativ patru milioane de ori mai multă energie decât cea obținută prin arderea cărbunelui, petrolului sau gazelor și de patru ori mai multă decât energia obținută în urma reacțiilor de fisiune nucleară.

Potrivit specialiștilor, controlul fuziunii nucleare în vederea producerii de energie nu va fi obținut în timp util pentru a combate schimbările climatice în acest deceniu crucial, dar ar putea constitui soluția pentru viitorul ciclu de încălzire globală.

China investește masiv în proiectul energiei bazate pe fuziune nucleară

Jean Paul Allain, de la Departamentul pentru Energie al SUA, avertizează că guvernul chinez investește anual între 1 și 1,5 miliarde de dolari în proiectele legate de fuziune. Prin comparație, administrația Biden a cheltuit aproximativ 800 de milioane de dolari pe an în acest domeniu.

"Mai important decât cifrele e este cât de repede fac (chinezii) acest lucru", a declarat Allain pentru CNN.

Companiile private din ambele țări sunt optimiste, afirmând că pot introduce în rețea energia obținută prin fuziune până la mijlocul anilor 2030, în ciuda provocărilor tehnice enorme din prezent.

SUA au fost printre primele țări din lume care au lucrat serios la cercetarea fuziunii încă de la începutul anilor '50 din secolul trecut. China a intrat în cursă la sfârșitul deceniului menționat. Mai recent, ritmul s-a accelerat: din 2015, brevetele de fuziune ale Chinei au crescut vertiginos, această țară având acum mai multe decât orice alt stat, conform datelor din industrie publicate de Nikkei.

Energy Singularity, un start-up din Shanghai, este doar un exemplu ce demonstrează că Beijingul a apăsat tare pe accelerație.

Compania citată și-a construit un tokamak - un reactor toroidal în care plasma este prinsă într-o 'capcană' magnetică - în cei trei ani de la înființarea sa, mai repede decât a fost construit vreodată orice reactor comparabil. În tokamak, hidrogenul este încălzit la temperaturi extreme, formând o plasmă asemănătoare unei 'supe' nucleare, în care se produce reacția de fuziune.

Pentru o companie tânără, care lucrează într-una dintre cele mai provocatoare ramuri ale fizici, start up-ul chinez are motive mari de optimism: a primit peste 112 milioane de dolari sub formă de investiții private și a realizat, de asemenea, în premieră mondială, un experiment cu plasmă în care a utilizat un tip de magneți avansați.

Cunoscuți sub denumirea de supraconductori de înaltă temperatură, magneții de la Energy Singularity sunt mai puternici decât cei din cupru, utilizați în tokamak-urile mai vechi. Potrivit oamenilor de știință de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), care cercetează aceeași tehnologie, magneții chinezilor permit realizarea unor reactoare tokamak mai mici, care pot genera la fel de multă energie de fuziune precum cele mai mari, cu deosebirea că "stăpânesc" mai bine plasma.

Energy Singularity intenționează să construiască un tokamak de generația doua până în 2027, pentru a dovedi că metodele sale sunt viabile din punct de vedere comercial. Un dispozitiv de generația a treia, care să poată furniza energie în rețea, ar urma să fie realizat până în 2035, după cum a precizat compania.

Specialist din industria americană de profil: China, pe cale să bată SUA la propriul lor joc

Spre comparație, tokamak-urile din SUA sunt învechite, arată Andrew Holland, director executiv al Fusion Industry Association din Washington, DC. Prin urmare, SUA se bazează pe instalațiile aliaților săi din Japonia, Europa și Marea Britanie pentru a-și continua cercetările în domeniu.

Cu referire la progresele chinezilor, Holland a menționat un nou parc de cercetare în domeniul fuziunii, în valoare de 570 de milioane de dolari, aflat în construcție în estul Chinei și numit CRAFT. Investiția urmează să fie finalizată anul viitor.

"Noi nu avem nimic asemănător. Princeton Platinum Physics Laboratory își modernizează tokamak-ul de 10 ani. Celălalt tokamak în funcțiune din Statele Unite, DIII-D, este un dispozitiv vechi de 30 de ani. În laboratoarele naționale americane nu există instalații moderne de fuziune", a comentat acest specialist pentru CNN.

Există o neliniște crescândă în industria americană de profil, legată de faptul că SUA sunt bătute de China la propriul lor joc. Unele dintre tokamak-urile de generație următoare pe care China le-a construit sau intenționează să le construiască sunt, în esență, copii ale proiectelor americane și folosesc componente care seamănă cu cele fabricate în America, a arătat Andrew Holland.

Spre exemplu, reactorul BEST, finanțat de statul chinez și care ar trebui să fie finalizat în 2027, este o copie a unui reactor proiectat de Commonwealth Fusion Systems, o companie din Massachusetts care colaborează cu MIT. Cele două modele se bazează pe același tip de magneți avansați pe care îi utilizează Energy Singularity.

O altă instalație construită de o companie privată chineză arată foarte asemănător cu un tokamak proiectat de compania americană Helion, a indicat Andrew Holland.

Acesta a amintit îndelungata istorie a copierii tehnologiei americane de către China.

"(Chinezii) sunt rapizi (la furtul de tehnologie) și apoi preiau conducerea, dominând lanțul de aprovizionare. Suntem conștienți de acest lucru și vrem să ne asigurăm că nu se va întâmpla așa", a conchis el.

CNN menționează că a contactat Administrația Națională a Energiei din China pentru a întreba dacă cercetarea finanțată de Beijing în domeniul fuziunii a copiat sau a fost inspirată de proiectele americane, dar nu a primit un răspuns.

Ce se întâmplă, de fapt, în procesul de fuziune nucleară

Fuziunea nucleară implică forțarea contopirii a două nuclee atomice care, în mod normal, s-ar respinge. O modalitate de a face acest lucru este prin creșterea temperaturii într-un tokamak până la 150 de milioane de grade Celsius, de 10 ori mai mult decât în miezul soarelui.

Atunci când se contopesc, nucleele degajă o cantitate mare de căldură, care poate fi apoi utilizată pentru a porni turbine și a genera energie electrică.

Statele Unite au fost lider în domeniul fuziunii timp de decenii și au fost, de asemenea, primele care au aplicat principiile fizice de la baza acesteia în construirea și testarea bombei cu hidrogen. Explozia acesteia a fost de 700 de ori mai puternică decât cea de la Hiroshima.

Susținerea reacției de fuziune pentru perioade lungi de timp este mult mai dificilă decât procesul din bomba cu hidrogen. În timp ce China merge înainte cu tokamaks-urile sale, SUA identifică un avantaj în altă tehnologie: laserele.

La sfârșitul anului 2022, oamenii de știință de la Lawrence Livermore National Laboratory din California au proiectat aproape 200 de lasere asupra unui cilindru care conținea o capsulă de combustibil de mărimea unei boabe de piper. Acesta a fost primul experiment reușit din lume care a generat un câștig net de energie prin fuziune. Asta înseamnă că procesul a produs mai multă energie decât cea utilizată pentru încălzirea capsulei. Este adevărat că nu s-a luat în calcul energia necesară pentru alimentarea laserelor.

Există mai multe modalități de a obține fuziunea nucleară și nu este exclus ca abordarea bazată pe lasere să dea roade.

"Nu știm care va fi cel mai bun concept, dar s-ar putea să nu fie unul singur", crede Melanie Windridge, specialistă în Fizica plasmei din Marea Britanie și director executiv al Fusion Energy Insights, o organizație de monitorizare în cadrul acestei industrii.

În cele din urmă, ar putea exista mai multe abordări viabile pentru energia de fuziune. Apoi se va ajunge la costuri și la alți factori pe termen lung. Însă tokamak-ul este cel mai bine documentat concept, a arătat ea.

"De-a lungul timpului, a făcut obiectul celor mai multe cercetări, deci este cel mai avansat în ceea ce privește fizica. Multe dintre companiile private se bazează pe el", a explicat Windridge.

Cu banii pe care China îi investește în cercetare, conceptul de tokamak evoluează rapid. Tokamak-ul chinez EAST din Hefei a stabilit un record mondial după ce a menținut mai mult de 17 minute plasma stabilă la 70 de milioane de grade Celsius, de cinci ori mai mult decât miezul soarelui.

În timp ce guvernul chinez investește bani în fuziune, SUA au atras mult mai multe investiții private. La nivel mondial, sectorul privat a cheltuit 7 miliarde de dolari pentru fuziune în ultimii trei-patru ani, bani din care aproximativ 80% au fost cheltuiți de companii americane, notează CNN.

Însă dacă guvernul chinez continuă să investească mai mult de 1 miliard de dolari pe an, ar putea eclipsa în curând cheltuielile SUA, chiar și în sectorul privat.

Iar dacă aceste investiții dau roade, sărbătorile din Shanghai nu doar că vor fi alimentate de fuziune, dar vor pune, literalmente, China într-o lumină cu totul nouă, conchide sursa citată.