Laboratorul chinez din cadrul Institutului de Fizică Plasma (ASIPP) a atins o realizare remarcabilă în cercetarea fuziunii nucleare, obținând o creștere a densității plasmei dincolo de limitele obișnuite fără a provoca instabilități majore în reactorul tokamak EAST. Este un pas considerabil în eforturile globale de a transforma fuziunea într-o sursă viabilă de energie, adesea descrisă ca „energia soarelui artificial”. Într-un moment în care perspectivele unui centru de energie practic se formează tot mai pregnant, această realizare oferă o nouă direcție pentru experimentările viitoare.

Marile limite, depășite prin control fin al plasmei

Pentru a înțelege importanța acestei performanțe, trebuie să știm că în reactorii de tip tokamak, plasma — gazul ionizat folosit pentru reacțiile de fuziune — este menținută prin câmpuri magnetice într-un spațiu toroidal. Obiectivul este să crești densitatea particulelor în plasma pentru a crește heterogenitatea interacțiunilor și, implicit, ratelor de fuziune. Cu toate acestea, oricât de tentant ar fi să crești densitatea, sunt puse limite fizice: pe măsură ce se încearcă depășirea pragului Greenwald, riscul apariției instabilităților crește semnificativ, iar situația devine dificil de controlat.

Limitarea impusă de regula Greenwald stabilizează operațiunile tokamaker-urilor în mod tradițional, dar aceasta poate deveni o piedică pentru dezvoltarea centralei de fuziune, unde performanța nu trebuie să fie doar spectaculoasă, ci sustenabilă și scalabilă. În ultimii ani, echipa de cercetare de la EAST a propus abordări pentru a depăși această limită. În ianuarie 2025, a stabilit un record de aproape 18 minute de menținere a unui plasmar regim de funcționare de lungă durată, dar fără a introduce cercetarea în zona densităților dincolo de limite, chiar dacă acestea erau înregistrate deja ca sigure pentru operațiuni experimentale.

Un pas spre densități de aproape 1,7 ori mai mari decât limita Greenwald

Noutatea recentă constă în faptul că echipa de la EAST a reușit să mențină plasme stabile la densități de 1,3 până la 1,65 ori peste pragul Greenwald, fără a declanșa instabilități majore. Mai mult, această performanță a fost obținută fără resorturi „magice”, ci prin ajustarea fină a condițiilor de start ale experimentului, controlul precis al presiunii gazului și utilizarea tehnologiei de încălzire prin rezonanță ciclotronică electronică. Concret, sau microunde la frecvențe speciale, care permit electronilor din plasmă să absoarbă energie cu o eficiență crescută, a fost esențială pentru stabilizarea noii regiuni de funcționare.

Este un moment semnificativ pentru cercetătorii pasionați de fuziune, deoarece demonstrează că se pot depăși limitele convenționale fără să se sacrifice stabilitatea. Acest lucru oferă o perspectivă practică pentru dezvoltarea viitoare a reactorilor comerciali, care trebuie să funcționeze în mod repetitiv și sigur, la densități cât mai mari pentru a crește rata de reacție de fuziune.

Implicații pentru proiectul ITER și viitorul energiei nucleare

Rolul acestei descoperiri în contextul global al energiei nucleare este crucial. Deși depășirea limitei Greenwald nu înseamnă automat că se va obține energie mai ieftină și mai eficientă, reprezintă o mutare înainte în înțelegerea modului în care plasma poate fi menținută la parametri optimi pentru reacțiile de fuziune. Pentru proiectul internațional ITER, care are ca scop demonstrarea conceptului de „burning plasma” la scară largă, aceste rezultate pot însemna un impact semnificativ. Controlul mai fin al densității plasmei și reducerea impurităților sunt pași esențiali pentru a preveni uzura prematură a materialelor și pentru a maximiza randamentul reactorului.

Cele trei aspecte esențiale pentru monitorizarea progresului rămân durabilitatea regimurilor de densitate crescută, gestionarea impurităților și reproducibilitatea experimentelor. Doar în cazul în care aceste parametri devin stabili și ușor de repetat, tehnologia poate fi considerată penetrată pe drumul spre o centrală de fuziune funcțională și comercială.

Următorii ani vor fi deci decisive pentru evoluția cercetării, după ce aceste experimente indică un nou punct de reper în înțelegerea și controlul plasmei în tokamak-uri. Cu fiecare pas pe această cale, apropierea de o energie nucleară sigură, abundentă și sustenabilă devine mai vizibilă.