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HB11 si sta avvicinando alla fusione nucleare da una prospettiva completamente nuova, utilizzando laser ad alta potenza e alta precisione invece di temperature di centinaia di milioni di gradi per avviare la reazione. La sua prima demo ha prodotto 10 volte più reazioni di fusione del previsto.
Vale la pena riassumere brevemente ciò che rende il procedimento messo a punto da questa azienda così diverso dal resto del settore. Per distruggere gli atomi abbastanza forte da farli fondere insieme e formare un nuovo elemento, è necessario superare le forze repulsive incredibilmente forti che spingono due nuclei caricati positivamente.
Il Sole realizza questo grazie agli atomi di idrogeno all’interno di un plasma surriscaldato a decine di milioni di gradi nel suo nucleo. Il calore è una misura dell'energia cinetica – quanto velocemente un gruppo di atomi o molecole si muove o vibra. A queste temperature, gli atomi di idrogeno si muovono così velocemente che si scontrano l'uno con l'altro e si fondono, rilasciando l'energia che riscalda il nostro pianeta.
La maggior parte dei progetti di reattori a fusione mira a replicare queste condizioni, confinando magneticamente gli atomi di idrogeno in un plasma, e quindi utilizzando girotroni e altre apparecchiature specializzate per creare piccole sacche di temperature folli – oltre 100 milioni di °C – in cui sperano di ottenere abbastanza collisioni casuali tra i nuclei per creare una reazione a catena. Questa è l'idea di base alla base dei progetti multimiliardari stellarator e tokamak che hanno dominato la ricerca sulla fusione per decenni.
HB11 invece sta usando un approccio diverso che è più vicino a un colpo di biliardo. Non richiede infatti enormi quantità di calore o combustibili radioattivi difficili come il trizio. Invece, sfrutta i recenti progressi nei laser ad altissima potenza che possono produrre livelli di potenza mostruosi e senza precedenti, oltre 10 petawatt.
Un reattore HB11 sarebbe una sfera metallica per lo più vuota, con un pellet di combustibile al boro di "dimensioni modeste" tenuto nel mezzo e aperture in due punti sulla sfera per una coppia di laser. Un laser verrebbe utilizzato per stabilire un campo di contenimento magnetico per il plasma, e il secondo viene utilizzato per accelerare massicciamente gli atomi di idrogeno attraverso il campione di boro. In questa soluzione quindi non si riscaldano le cose nella speranza che si uniscano a velocità elevate, ma si punta l'idrogeno proprio sul boro, usando questi laser all'avanguardia per farlo andare così veloce che si fonderà se colpisce un nucleo.
La fusione idrogeno-boro non crea calore, crea semplicemente atomi di elio "nudi", o particelle alfa, caricati positivamente. HB11 prevede di raccogliere semplicemente quella carica per creare energia, piuttosto che dover surriscaldare il vapore e attivare le turbine, senza nemmeno creare scorie nucleari.
La configurazione sperimentale ha raggruppato un laser a impulsi brevi, ad alta energia, di classe petawatt, sintonizzato su "intensità relativistiche" intorno a 3 x 1019 W / cm2. Questo è stato focalizzato sulla superficie di un pezzo di nitruro di boro di 0,2 mm di spessore. Uno spettrometro di parabola Thompson è stato posizionato a valle per misurare le emissioni di plasma protonico / ione e gli ioni di plasma sono stati deviati da campi elettrici e magnetici paralleli da registrare su una piastra di imaging. Un rilevatore di tracce nucleari è stato utilizzato per contare quante particelle alfa sono state create tramite fusione.
I ricercatori hanno fatto una stima "grezza" che circa 1,4 x 1011 particelle di alfa sono state create tramite fusione, osservando che si trattava di una "chiara sottostima" a causa di limitazioni diagnostiche. Hanno notato che "l'efficienza complessiva di conversione del processo (energia da laser a particelle alfa) era ancora bassa", a circa lo 0,005%, ma hanno affermato che i risultati "hanno permesso il supporto qualitativo del meccanismo di base" e hanno offerto molte strade per ulteriori ricerche.
"La ricerca di HB11 Energy ha dimostrato che la sua tecnologia energetica idrogeno-boro è ora a quattro ordini di grandezza dal raggiungimento del guadagno netto di energia quando catalizzata da un laser", si legge nel comunicato stampa. "Si tratta di molti ordini di grandezza superiori a quelli riportati da qualsiasi altra società di fusione, la maggior parte dei quali non ha generato alcuna reazione nonostante i miliardi di dollari investiti nel campo. I risultati mostrano un grande potenziale per la generazione di energia pulita: le reazioni idrogeno-boro utilizzano combustibili sicuri e abbondanti, non creano neutroni nella reazione primaria, quindi causano quantità insignificanti di rifiuti di breve durata e possono fornire energia su larga scala per l'elettricità della rete a carico di base o la generazione di idrogeno. "