Fuziunea nucleară, marea promisiune a energiei curate, are o problemă de combustibil care pare desprinsă dintr-un roman științifico-fantastic. Combinația care produce cel mai mult randament – deuteriu cu tritiu – necesită un izotop radioactiv aproape inexistent pe Pământ.
În atmosferă, cantitățile de tritiu sunt infime, create doar de razele cosmice. Fără o metodă de a produce acest element în cantități industriale, reactoarele toroidale de tip tokamak rămân un vis frumos, dar inaccesibil.
Prima cartografiere cuantică a FLiBe
Acum, o echipă interdisciplinară a găsit o cale de a transforma acest vis în realitate.
Cercetătorii de la Cleveland Clinic, Oak Ridge National Laboratory, IBM și Michigan State University au apelat la supercomputere cuantice – pentru prima dată în istorie – pentru a cartografia structurile moleculare ale unui material care ar putea deveni „fabrică” de tritiu.
Tehnica, adaptată după simulări utilizate inițial pentru studiul proteinelor, a fost aplicată asupra FLiBe – o sare topită formată din fluorură de litiu și fluorură de beriliu. De ce FLiBe?
În interiorul unui reactor de fuziune, acest compus este considerat candidatul ideal pentru a acționa ca o „manta de reproducere”. La temperaturi extreme, în contact cu neutronii produși de reacție, litiul din FLiBe se transformă în tritiu.
Problema a fost mereu aceeași: cum să proiectezi și să optimizezi acest material fără a cheltui ani de experimente costisitoare? Răspunsul a venit sub forma a nouă configurații moleculare identificate de algoritmii cuantici.
„Calculatoarele cuantice au devenit instrumente esențiale care comprimă ciclurile de descoperire și proiectare”, explică Tom Beck, chimistul computațional implicat în studiu.
Rezultatele, deși se află încă în faza de simulare, le permit savanților să înțeleagă structura electronică și comportamentul atomic al FLiBe cu o precizie imposibil de atins prin metode clasice.
Practic, procesul elimină rutarea oarbă: în loc să testeze sute de variante în laborator, cercetătorii pot selecta doar configurațiile cu adevărat promițătoare, economisind resurse financiare uriașe.
Fuziunea nucleară, mai aproape ca oricând
Contextul este crucial: la finalul anului 2022, fuziunea a atins pentru prima dată pragul de rentabilitate, generând mai multă energie decât a consumat.
Succesul cuantic de acum demonstrează că supercomputerele nu mai sunt simple jucării teoretice – ele au devenit un instrument practic pentru problemele care i-au blocat pe ingineri și chimiști timp de decenii.
Fuziunea nucleară rămâne marea speranță pentru o energie fără emisii de gaze cu efect de seră și cu un volum de deșeuri incomparabil mai mic decât cel al fisiunii. Totul depinde acum de testarea în laborator a configurațiilor descoperite – și de abilitatea de a cultiva tritiu la scară industrială.
