Erezii moderne  - Un pod prea îndepărtat? (actualizare) - fuziunea comercială

Cele 5 secunde ale fuziunii reușite în decembrie 2021 de tokamak-ul JET (Joint European Torus) operat în Anglia, la Culham, au fost considerate suficiente pentru începerea finanțării ambițiosului proiect al primei electrocentrale comerciale bazate pe fuziune. Un articol publicat cu câteva zile în urmă (4 octombrie 2022) anunța decizia guvernului englez de angajare a peste 220 milioane lire (£) pentru debutul programului STEP (Spherical Tokamak for Energy Production), condus integral de Autoritatea pentru Energie Atomică britanică (UKAEA). Orizontul finalizării este plasat în anul 2040. Proiectul va lucra la locația și prin dezafectarea centralei pe cărbune din West Burton (în zona centrală a Angliei), deținută în prezent de gigantul energetic francez EDF (Électricité de France). Acesta din urmă exprimă, totuși, satisfacția pentru proiect, deși pierde o capacitate energetică productivă. Pare plauzibil că aspecte politico-economice și comerciale să genereze un potențial win-win pentru conversia - de fapt completa înlocuire „termo-fuzio”- cu încărcătură simbolică notabilă.

Asumarea in house a unui astfel de proiect este, de asemena, semnificativă.

Nici un alt guvern/stat nu și-a propus realizarea, prin resurse proprii, a unei centrale electrice de fuziune cu scop comercial. Motivul este abisul tehnologic care trebuie traversat. În prezent, cel mai avansat proiect de cercetare și testare este efortul internațional ITER (în Franța) - un mega-ansamblu reactor experimental aflat în stadiu de construcție, descris în episodul precedent.  ITER are „numai” ambiția rezolvării imenselor probleme tehnologice specifice fuziunii controlate și nu conține, nici măcar în proiect, sistemul de conversie al termo-fuziunii în electricitate livrabilă în rețea. În plus, problemele de protecție a mediului anticipate depășesc cu mult rezolvările „bătătorite” la centralele clasice prin fisiune și sunt estompate mediatic de corecta formulare „zero CO2”.

STEP este destinat să „bată” ITER. Metaforic, ar fi precum călătoria omului pe Marte, când nici Luna nu este „garantată”.  Într-o posibilă analogie,  „mărgelele” acoperirii mediatice sunt interesante în succesiune și confirmă marketingul intens în favoarea lucrărilor. Doar sub rezerva exercițiului de fantezie Erezii moderne, pot fi menționate: visul realizabil, costurile colosale justificate (în bună parte, bani publici), termene asumate mereu (re)setate la mulți ani în viitor. Radio-cititorul interesat poate găsi resursele și interesul pentru aceste verificări.

Revenind la proiectul britanic STEP, spusele (și nespusele) oficialilor exemplifică, și în acest caz, fermitatea promovării obiectivului, mai ales pentru obținerea acceptului public. Convingerea că oamenii de știință englezi dețin cele mai avansate cunoștințe în materie este exprimată ca premiză și poate fi considerată realistă, cel puțin față de experiența câștigată în rularea tokamak-ului  JET.

O presupunere: este plauzibil că JET (înființat acum 40 de ani, reconfigurat în pregătirea ITER în urmă cu 10 ani) a atins limitele tehnologice și nu mai poate fi dezvoltat în mod semnificativ. Un parametru esențial - durata de fuziune - este menționat în articolul care anunță finanțarea proiectului STEP. 5 secunde atinse de JET în decembrie 2021, dublul duratei din urmă cu 24 de ani!  De notat (între nespuse) și că eficiența reacției  interne  a fost la jumătate față de 1997!

Cu JET atingându-și limitele și ITER în construcție, decizia britanică de asumare în exclusivitate a dezvoltării STEP în condițiile continuării prezenței (și, desigur, contribuțiilor) la ITER poate indica un potențial tehnico-ștințific englez care depășește efortul internațional.  Existența unor soluții proprii de progres, diferite față de ITER (n.b. aflat în construcție!), în abordarea marilor obstacole tehnologice ar putea fi o justificare. Energetica nucleară este un domeniu de elită, foarte competitiv, iar deținerea de primate experimentale poate oferi mari avantaje strategice, care depășesc producerea electricității.

Un exemplu în susținerea paragrafului anterior este anunțul, în mai 2021, al reușitei gestionării mai bune a enormei temperaturi - 100 milioane de grade! - care se produce în „inima” plasmei pentru declanșarea și susținerea fuziunii. Controlul și scăderea acesteia spre pereții reactorului este critică. Un al doilea proiect experimental fuzionar britanic, activ în Culham,  numit MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) a condus la un sistem de disipare a căldurii, numit „Super X”, comparat cu „eșapamentul unui automobil”. Solicitările termice ale materialelor s-ar reduce de 10 ori, cu implicații foarte mari. Ar fi încetinită degradarea pereților reactorului (deloc banali, placați la JET cu beriliu-tungsten iar în alte proiecte - cu litiu) esențiali și în menținerea fuziunii. De asemenea, s-ar întrevedea fezabilitatea conversiei căldurii din reactor în abur, apoi în electricitate. Inutil de precizat că și sistemele asociate „eșapamentului” și „convertorului la curent electric” au cerințe critice.

Discursul politic în susținerea STEP pe baza acumulărilor din JET și MAST nu surprinde: este susținut, calitativ și emoțional, un proiect național extrem de lung - finalizare estimată în 2040 - și (neprecizat) de costisitor: „miliarde”. Evident, acordul public trebuie câștigat.

Apare, însă, mai puțin comună, chiar pentru „minim-cunoscători”, proiecția unui om de știință și publicist, dr. Arthur Turrell, privind recordul de durată stabilit la JET: „Este un jalon, deoarece au demonstrat stabilitatea plasmei timp de cinci secunde. Nu pare prea mult, dar la scară nucleară este, realmente, o durată foarte, foarte lungă. Și este foarte ușor (sn. red.) apoi de ajuns de la cinci secunde la cinci minute sau cinci ore, sau chiar mai mult.”

Asemenea afirmație pare demnă de almanahurile Știință și Tehnică al anilor ´60, când se anunțau cronologii spațiale conform cărora azi trebuia ca omul să fi colonizat deja sistemul solar. Tema, accesibilitatea și termenele acceptabile revin, în mod, surprinzător, în discursurile unor antreprenori spațiali contemporani.

Analogia cu fuziunea controlată, pentru a nu mai vorbi de obiectivul comercial, este tentantă. Dublarea (alt artificiu de marketing) duratei de fuziune de la 2,5 la 5 secunde după 24 de ani de eforturi (și +50 de ani de stăpânire deplină a fisiunii nucleare comerciale) nu susține realist așteptarea creșterii (geometrice!) a parametrului durată. Dacă s-ar adăuga în discuție fie și numai faimosul parametru net-zero, adică întreg reactorul de fuziune să nu consume mai mult decât produce, atunci afirmațiile, prezentările, ar trabui să fie mai prudente. În prezent, cele mai bune randamente generale atinse de reactoarele experimentale nu depășesc... câteva procente (!).

Pare, din nou, tentantă analogia speculativă cu altitudinea viabilă (tot de decenii!) a orbitelor terestre joase („LEO”, maximum circa 400 Km), raportată la distanțele Pământ-Lună (370000 Km) sau -Marte (80 milioane Km), pentru a nu mai evoca alte colonii.

Scalabilitatea realizărilor științifice este un concept foarte interesant, care frizează chiar apelul la „rezolvări” filozofice , la care publicul inteligent și informat este invitat să reflecteze.

... Și o ultimă, cuvenită, revenire la articolele care au declanșat acest episod: jurnaliștii autori nu eludează menționarea calitativă a existenței obstacolelor care proiectează din nou, peste decenii, fuziunea controlată, susținută (+în scop comercial). Citându-l, de exemplu, pe reputatul Jonathan Amos: „Fuziunea nu este o soluție care să ne ducă la net zero în 2050. Este o soluție pentru alimentarea cu energie a societății în a doua jumătate a acestui secol”.

                                                                                                            redactor Florin VASILIU