Fuziune nucleară prin laser: o nouă capsulă crește de 2,2 ori producția de neutroni — NRG-IA

O modificare de numai câțiva micrometri în structura unei capsule de combustibil a permis cercetătorilor americani să îmbunătățească de până la 2,2 ori producția de neutroni în experimentele de fuziune nucleară prin laser. Rezultatele, prezentate într-un studiu acceptat la 16 octombrie 2026 în prestigioasa revistă Physical Review Letters, explică modul în care o schimbare a distribuției tungstenului în învelișul capsulei a contribuit la obținerea uneia dintre cele mai importante performanțe din istoria fuziunii nucleare experimentale. La National Ignition Facility (NIF), instalația de cercetare a Lawrence Livermore National Laboratory din California, noua tehnologie a fost utilizată în experimentul din 7 aprilie 2025, care a produs 8,6 megajouli (MJ) de energie prin fuziune, folosind un impuls laser de 2,08 MJ. Energia eliberată de reacțiile nucleare a fost astfel de 4,13 ori mai mare decât energia laser transmisă țintei, iar temperatura regiunii centrale a combustibilului a ajuns la aproximativ 233 de milioane de grade Celsius. Rezultatul reprezintă un progres important pentru una dintre cele mai ambițioase direcții de cercetare energetică: producerea electricității prin fuziunea nucleelor ușoare, procesul fizic care alimentează Soarele și stelele. Noua lucrare, semnată de D. S. Clark și colaboratorii săi, arată că performanța reacției poate crește substanțial prin controlul materialelor din capsulă, fără a necesita o majorare comparabilă a energiei laser utilizate pentru comprimarea combustibilului. O capsulă minusculă a contribuit la producerea a 8,6 MJ de energie National Ignition Facility utilizează 192 de fascicule laser extrem de puternice, orientate către o țintă amplasată într-o cameră experimentală. În interiorul unui cilindru metalic de dimensiuni reduse se află o capsulă sferică, aproximativ cât un bob de piper, care conține deuteriu și tritiu, doi izotopi ai hidrogenului utilizați drept combustibil pentru fuziune. Fasciculele laser încălzesc interiorul cilindrului, generând radiații X intense care comprimă capsula cu viteze de peste 400 de kilometri pe secundă. Combustibilul este supus unor presiuni și temperaturi extreme, suficient de ridicate pentru ca nucleele de deuteriu și tritiu să se unească, formând heliu și eliberând energie. Procesul este cunoscut drept fuziune prin confinare inerțială, deoarece combustibilul rămâne comprimat pentru o perioadă extrem de scurtă datorită propriei inerții. În decembrie 2022, cercetătorii de la Livermore au obținut prima aprindere reușită în care energia produsă de fuziune a depășit energia laser transmisă țintei. Atunci, instalația a generat 3,15 MJ folosind 2,05 MJ de energie laser. În aprilie 2025, randamentul a ajuns la 8,6 MJ, deși energia laser utilizată a crescut foarte puțin. Acest progres reflectă îmbunătățirile acumulate în proiectarea capsulelor, controlul imploziei, modelarea numerică și funcționarea sistemului laser. Câștigul energetic de 4,13 reprezintă raportul dintre energia eliberată prin fuziune și energia laser care a ajuns la țintă. Pentru o viitoare centrală electrică, bilanțul va trebui să includă și electricitatea consumată pentru generarea impulsurilor laser, alimentarea instalațiilor auxiliare și transformarea energiei produse în electricitate utilizabilă. Rezultatul NIF stabilește însă un progres experimental important: combustibilul poate elibera într-un singur impuls de câteva ori energia laser primită. Tungstenul protejează combustibilul, dar poate destabiliza comprimarea Învelișul capsulei joacă un rol decisiv în succesul experimentului. Fabricat din carbon de înaltă densitate, asemănător diamantului sintetic, acesta trebuie să asigure o comprimare cât mai uniformă a combustibilului și să îl protejeze împotriva încălzirii premature. Orice deformare sau contaminare poate reduce temperatura atinsă în centrul capsulei și, implicit, eficiența reacției nucleare. Pentru protecția combustibilului, cercetătorii introduc în anumite straturi ale învelișului cantități foarte mici de tungsten. Acest metal absoarbe o parte din radiațiile X de energie ridicată, împiedicându-le să pătrundă prea devreme în combustibil. Soluția prezintă însă o dificultate: în capsulele utilizate anterior, concentrația tungstenului se modifica brusc la limitele stratului în care era introdus. Aceste schimbări bruște produc variații locale de densitate care, în condițiile unei comprimări violente, favorizează apariția instabilităților hidrodinamice. Materialul învelișului se poate amesteca astfel cu combustibilul nuclear, fenomen cunoscut în literatura de specialitate drept mix. Contaminarea reduce temperatura regiunii centrale fierbinți și afectează capacitatea reacției de a se amplifica. Simulările efectuate de echipa Lawrence Livermore au indicat că acest mecanism putea reduce până la aproximativ jumătate randamentul de neutroni al unor experimente. Problema era deosebit de importantă deoarece tungstenul fusese introdus tocmai pentru a îmbunătăți…