Gli scienziati stanno lavorando per accelerare drasticamente lo sviluppo dell'energia da fusione nel tentativo di fornire energia alla rete elettrica abbastanza presto per aiutare a mitigare gli impatti dei cambiamenti climatici. L'arrivo di una tecnologia rivoluzionaria:superconduttori ad alta temperatura, che possono essere utilizzati per costruire magneti che producono campi magnetici più forti di quanto fosse possibile in precedenza, potrebbe aiutarli a raggiungere questo obiettivo. I ricercatori prevedono di utilizzare questa tecnologia per costruire magneti della scala richiesta per la fusione, seguito dalla costruzione di quello che sarebbe stato il primo esperimento di fusione al mondo a produrre un guadagno netto di energia.

Lo sforzo è una collaborazione tra il Plasma Science &Fusion Center del Massachusetts Institute of Technology e Commonwealth Fusion Systems, e presenteranno il loro lavoro al meeting della American Physical Society Division of Plasma Physics a Portland, Minerale.

Il potere di fusione viene generato quando nuclei di piccoli atomi si combinano in quelli più grandi in un processo che rilascia enormi quantità di energia. Questi nuclei, cugini tipicamente più pesanti dell'idrogeno chiamati deuterio e trizio, sono caricati positivamente e quindi sentono una forte repulsione che può essere superata solo a temperature di centinaia di milioni di gradi. Mentre queste temperature, e quindi reazioni di fusione, può essere prodotto in moderni esperimenti di fusione, le condizioni richieste per un guadagno netto di energia non sono ancora state raggiunte.

Una potenziale soluzione a questo potrebbe essere l'aumento della forza dei magneti. I campi magnetici nei dispositivi di fusione servono a mantenere caldi questi gas ionizzati, chiamati plasmi, isolato e isolato dalla materia ordinaria. La qualità di questo isolamento diventa più efficace man mano che il campo diventa più forte, il che significa che è necessario meno spazio per mantenere caldo il plasma. Raddoppiare il campo magnetico in un dispositivo di fusione consente di ridurne il volume, un buon indicatore di quanto costa il dispositivo, di un fattore otto, pur ottenendo le stesse prestazioni. Così, campi magnetici più forti riducono la fusione, più veloce ed economico.

Una svolta nella tecnologia dei superconduttori potrebbe consentire la realizzazione delle centrali elettriche a fusione. I superconduttori sono materiali che consentono alle correnti di attraversarli senza perdere energia, ma per farlo devono essere molto freddi. Nuovi composti superconduttori, però, può funzionare a temperature molto più elevate rispetto ai superconduttori convenzionali. Critico per la fusione, questi superconduttori funzionano anche se posti in campi magnetici molto forti.

Sebbene originariamente in una forma non utile per costruire magneti, i ricercatori hanno ora trovato il modo di produrre superconduttori ad alta temperatura sotto forma di "nastri" o "nastri" che producono magneti con prestazioni senza precedenti. Il design di questi magneti non è adatto per macchine di fusione perché sono troppo piccoli. Prima del nuovo dispositivo di fusione, chiamato SPARC, si può costruire, i nuovi superconduttori devono essere incorporati nel tipo di grandi, potenti magneti necessari per la fusione.

Una volta che lo sviluppo del magnete ha successo, il prossimo passo sarà costruire e gestire l'esperimento di fusione SPARC. SPARC sarà un dispositivo di fusione tokamak, un tipo di configurazione a confinamento magnetico simile a molte macchine già in funzione (Figura 1).

Come risultato analogo al primo volo dei fratelli Wright a Kitty Hawk, dimostrando un guadagno energetico netto, l'obiettivo della ricerca sulla fusione da oltre 60 anni, potrebbe bastare per inserire saldamente la fusione nei piani energetici nazionali e avviare lo sviluppo commerciale. L'obiettivo è rendere SPARC operativa entro il 2025.