Nel quasi secolo trascorso da quando gli esseri umani hanno avviato per la prima volta le reazioni termonucleari, solo poche tecnologie sono state in grado di dimostrare la capacità di produrre plasmi con temperature degli elettroni superiori a 10 milioni di gradi Celsius, o all’incirca la temperatura del nucleo del Sole (15 milioni di gradi Celsius). . percentuale).
Nell’ambito del Fusion Z-pinch Experiment (FuZE), la startup statunitense Zap Energy ha costruito un reattore relativamente piccolo e compatto. Usandolo, ha prodotto il plasma, il quarto stato della materia, in cui i nuclei e gli elettroni non mantengono il loro stato atomico (non sono combinati in atomi), ma fluttuano liberamente nell’aria.
Questa reazione produce dieci milioni di volte più energia che bruciando la stessa quantità di carbone. È stato possibile raggiungere una temperatura degli elettroni nel plasma di 1-3 keV, che è più o meno la stessa Da 11 a 37 milioni di gradi Celsius. Purtroppo, il principale ostacolo allo sviluppo dei reattori a fusione è il rapido raffreddamento degli elettroni, che può limitare il riscaldamento del plasma.
Zap Energy, nata da una ricerca condotta nel 2020, ha utilizzato una soluzione chiamata Z-pinch per garantire che gli elettroni non si raffreddassero così rapidamente. In questo schema, una corrente elettrica viene diretta verso sottili filamenti di plasma, generando campi magnetici che li comprimono e li riscaldano mentre si comprimono. Finora, durante i test, il plasma ottenuto ha avuto vita breve. Questo problema viene risolto utilizzando il flusso dinamico attraverso il plasma, un processo dal nome piuttosto difficile: stabilizzazione del flusso di taglio.
“Le dinamiche rappresentano un buon equilibrio con la fisica del plasma”, ha affermato Ben Levitt, vicepresidente della ricerca e sviluppo presso Zap. -Mentre ascendiamo verso correnti di plasma sempre più elevate, perfezioniamo il punto in cui la temperatura, la densità e la durata del disco Z sono uguali, creando un plasma stabile e ad alte prestazioni.
Rispetto ad altri esperimenti di fusione, FuZe non necessita di magneti superconduttori o laser potenti per generare plasma, il che lo rende estremamente conveniente.
La tecnologia Zap è più economica e veloce da costruire rispetto ad altri dispositivi, consentendoci di replicare rapidamente e produrre i neutroni di fusione più economici sul mercato. Un’economia dell’innovazione convincente è essenziale per ottenere un prodotto combinato commerciale in un arco di tempo significativo, ha affermato Bing Conway, CEO e co-fondatore di Zap.
Naturalmente, FuZe non rappresenta l’apice delle capacità e delle sfide che il team di ingegneri vuole affrontare. È già stato commissionato un altro progetto Fuze-Q, con una potenza dieci volte maggiore e la capacità di raggiungere temperature più elevate.
Letteratura di origine: B. Levitt et al., Aumento della temperatura degli elettroni in coincidenza con le reazioni di fusione osservate nello Z-pinch stabile a flusso discreto, Lettere di revisione fisica (2024). doi: 10.1103/PhysRevLett.132.155101
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