Uno dei due maggiori problemi logistici della fusione nucleare avrebbe trovato una risposta che avrebbe aperto la porta a un’elettricità quasi infinita

Scoperta scientifica americana per prevenire i danni causati dagli elettroni fuggitivi nei reattori a fusione.

Scienziati di Laboratorio di fisica del plasma di Princeton (PPPL) hanno fatto un importante passo avanti utilizzando il supercomputer Summit dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) per simulare una potenziale soluzione al problema degli elettroni fuggitivi nei reattori a fusione. Questa ricerca potrebbe avere un impatto significativo su ITERil più grande reattore a fusione nucleare in costruzione in Francia, prevenendo danni che potrebbero comprometterne il funzionamento.

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La fusione pone due importanti problemi logistici a lungo termine che gli scienziati stanno cercando di risolvere

Se si considera che un giorno saranno risolti i problemi tecnici di ordine operativo “puro”, come il confinamento del plasma, ad altissima temperatura, per un tempo sufficiente ad ammortizzare il costo della fusione; ci saranno successivamente 2 problemi logistici a lungo termine da risolvere:

1. Trovare una fornitura sostenibile di trizio, un elemento raro e radioattivo necessario come combustibile (ce ne sono solo 25 kg attualmente utilizzabili in tutto il mondo)
2. Resta da sviluppare materiali in grado di resistere a intensi flussi di neutroni e temperature estreme per lunghi periodi.

È quest’ultimo punto che lo studio PPPL cerca di risolvere.

È stato appena scoperto un giacimento di litio del valore di 600 miliardi di euro

Onde di Alfvén: una potenziale soluzione

Gli elettroni fuggitivi sono particelle caricate negativamente che possono formarsi durante le reazioni di fusione, accelerando fino a raggiungere energie elevate e causando danni significativi alle pareti del reattore. Le simulazioni hanno dimostrato che le onde di Alfvén, fluttuazioni simili a onde nel campo magnetico del plasma, possono disperdere questi elettroni e impedire la formazione di un raggio distruttivo.

Impatto potenziale su ITER

La capacità delle onde di Alfvén di disperdere gli elettroni riduce la loro energia e previene i danni, fornendo una sorprendente analogia con la rimozione preventiva della neve dai pendii per evitare valanghe. Questa scoperta potrebbe aprire la strada a nuovi metodi per controllare gli elettroni fuggitivi nei reattori a fusione e garantire il funzionamento di ITER.

La potenza del supercomputer Summit

Le simulazioni sono state eseguite su Summit, uno dei supercomputer più veloci al mondo, capace di oltre 200 quadrilioni di calcoli al secondo. Queste simulazioni avrebbero richiesto 30 volte più tempo su una macchina standard basata su CPU, evidenziando l’importanza di questa tecnologia avanzata nella modellazione delle complesse sfide della fusione nucleare.

Prossimi passi e futuro promettente

I ricercatori intendono incorporare altri potenziali scenari nel modello e lavorare sull’ottimizzazione del codice per Frontier, il successore di Summit. Con la potenza e l’ampia capacità di memoria di Frontier, sarà possibile includere più particelle e le loro interazioni per simulare il processo in modo ancora più realistico.

Simulazioni cruciali per il futuro dell’energia nucleare

I risultati di queste simulazioni, allineati con quelli di esperimenti simili presso il National Fusion Facility del DOE, sono cruciali per superare le sfide della fusione nucleare. Il team di Liu spera che il loro lavoro contribuisca ad aprire la strada a un futuro promettente per l’energia nucleare pulita, pur riconoscendo che molte altre sfide (come le riserve mondiali di trizio tristemente insufficienti, come brillantemente delineate nel video qui sotto) devono ancora essere risolte. realizzare pienamente la fusione nucleare.

Questo articolo esplora i progressi significativi compiuti dagli scienziati americani nella prevenzione dei danni causati dagli elettroni fuggitivi nei reattori a fusione, attraverso l’uso delle onde di Alfvén e la potenza del supercomputer Summit. Questa ricerca svolge un ruolo cruciale nella futura fattibilità di ITER e potrebbe potenzialmente trasformare il panorama dell’energia nucleare pulita.

Fonte: https://www.ornl.gov/news/reining-runaway-electrons-summit-study-could-help-solve-fusion-dilemma