Ziua Pamantului: masinaria care ar putea salva Terra

Ziua Pamantului

Mediul era un cuvant mentionat mai des in exercitiile de dictie decat in buletinele de stiri. Ziua Pamantului, stabilita in 1970 a pus capat acestei anomalii – in data de 22 aprilie, 20 de milioane de americani au iesit pe strazi, in parcuri si pe stadioane ca sa militeze pentru un mediu sanatos si durabil. Mii de colegii si de universitati au organizat proteste impotriva deteriorarii mediului, in frunte cu Denis Hayes, coordonatorul national al miscarilor. Grupurile care luptau impotriva deversarilor de petrol, a fabricilor poluante si a centralelor electrice, a deversarilor toxice, a pesticidelor, a despaduririlor si a extinctiei vietii , au realizat brusc ca aveau o cauza comuna.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Evenimentul a avut un succes rasunator in SUA, unde, ca urmare a miscarilor, a fost infiintata Agentia de Protectie Ecologista si proiecte precum “Aer Curat”, “Apa Curata” si “Specii in primejdie” au ajuns pe masa de discutie a guvernantilor. Lucrurile nu s-au oprit insa aici. In anul 1990, un grup de lideri ambientalisti i-a solicitat ajutorul lui Denis Hayes in organizarea unei noi campanii de proportii. De aceasta data, Ziua Pamantului a capatat proportii globale, 200 de milioane de oameni din 141 de tari fiind mobilizati pentru a ridica chestiunea mediului la scara mondiala. Ziua Pamantului din 1990 a dat un impuls urias eforturilor de reciclare din toata lumea si a contribuit la realizarea din 1992 a Summit-ului Pamantului organizat de ONU in Rio de Janeiro.

Pe masura ce noul mileniu s-a apropiat, Hayes a fost de acord sa conduca o noua campanie, concentrata de aceasta data asupra incalzirii globale si a nevoii de energie curata. Pentru 2000, Ziua Pamantului a beneficiat de ajutorul Internetului ca sa-i puna in legatura pe activistii din toata lumea. Pana in 22 aprilie, 5.000 de grupuri ecologiste de pe mapamond erau inscrise in miscare, concentrand sute de milioane de oameni din 184 de tari. Manifestarile au variat: un lant de tobosari a calatorit cantand prin fiecare sat din Gabon, Africa, de exemplu, in timp ce sute de mii de oameni s-au adunat pentru demonstratii la Mall-ul National din Washington D.C., SUA. Ziua Pamantului 2000 a emis un mesaj puternic si limpede ca cetatenii lumii doresc actiuni rapide si decisive pentru obtinerea energiei curate.

Acum, lupta pentru un mediu curat continua si, in timp ce unii entuziasti incearca sa aduca schimbarea pe cai naturale si simple, altii, mai ambitiosi, cred ca pot, printr-un efort mai sustinut si o munca mai complexa, sa schimbe cu totul, in bine, fata actuala a Pamantului. Este vorba despre crearea unei masinarii care ar putea salva planeta. Intotdeauna, atunci cand se vorbeste in astfel de termeni, oamenii sunt trimisi cu gandul la sofisticate consortii stiintifice si proiecte militare ultra-secrete, despre a caror activitate numai informatii voalate si speculatii ajung sa circule in randul maselor. Din acest motiv, astfel de subiecte ajung sa fie tratate cu scepticism si ignoranta. De aceasta data insa, proiectul, de o anvergura demna de creditul oferit, este perfect vizibil si pus la cale de indivizi cu studii in domeniul stiintelor, in sala nu foarte incapatoare a unei hale din orasul Burnaby, aflat in regiunea canadiana Columbia Britanica. Initiativa lor merita atentia lumii intregi.

General Fusion, compania care urmareste fuziunea

Michel Laberge, in varsta de 47 de ani si asociatul sau Doug Richardson si-au dat cu sapte ani in urma demisia din functiile de ingineri ai companiei producatoare de imprimante Creo Products din Vancouver, pentru a-si concentra eforturile asupra descoperirii sursei supreme de energie regenerabila: fuziunea nucleara. Pare a fi o notiune futurista si mai ales improbabil de materializat in conditiile date, dar lucrurile nu stau chiar asa. Este, literalmente, o poveste la fel de veche precum Soarele, pentru ca fuziunea nucleara este cea care face ca steaua din centrul sistemului nostru solar sa-si regenereze permanent combustia.

Michel Laberge & fuziunea nucleara din Soare

In linii mari, in timpul acestui proces, doi ioni intra in coliziune cu o asemenea intensitate incat campul lor electrostatic este sfaramat. Atunci, ei fuzioneaza intr-un atom mai greu si degaja energie sub forma de caldura. Adaptata la conditiile terestre, ideea consta intr-o reactie artificiala, produsa de om, care degaja o caldura capturata de un transformator caloric si preschimbata in aburi. Acestia produc presiune asupra unei turbine, exact asa cum se intampla in orice centrala pe baza de carbuni, si astfel creaza energie.

Pentru a da sanse unui asemenea proiect, Laberge a pus chiar bazele companiei General Fusion, in cadrul careia a recrutat un grup de savanti, reusind pana in prezent construirea la scara mica a unui dispozitiv apropiat ca functionare de telul sau final. Este vorba despre o masinarie de dimensiunile aproximative ale unui autoturism, alcatuita dintr-o sfera metalica putin mai mare decat o minge de basket, traversata orizontal de doua cilindre lungi si conectata prin zeci de cabluri metalice la doua duzini de capacitoare, intregul agregat fiind legat la un panou de control.

Ideea reprezinta inceputul proiectului unei centrale de energie nucleara, inceput pe care canadianul l-a implinit cu numai doua milioane de dolari obtinuti din fonduri private si cu ajutorul unei forte de munca minime, dar determinate. Laberge recunoaste ca fuziunea este deocamdata un procedeu considerat riscant si imposibil, iar finalizarea sa nu poate avea loc fara sprijinul masiv al unor guverne foarte puternice. In acelasi timp insa, cercetatorul sustine ca aportul sau asupra fuziunii magnetice – un proces in care plasma (gazul ionizat) tinut intr-un camp magnetic este comprimata brusc pentru a crea fuziune – va functiona, deoarece este in cele din urma o viziune neconventionala, ieftina si accesibila.

Laberge mai crede ca daca echipa sa va avea la dispozitie zece ani si cateva sute de milioane de dolari, General Fusion va oferi lumii o centrala bazata pe energie furnizata de fuziune nucleara. Daca Laberge si echipa sa vor reusi, ceea ce momentan pare intr-o buna masura o utopie, recompensele vor fi naucitoare: energie ieftina, aproape nelimitata, lipsita de vreo combustie chimica, cu minime deseuri radioactive si lipsita de riscurile unei catastrofe de tipul celei de la Cernobil. Succesul ar garanta cu siguranta castigarea unei premiu Nobel si recunostinta lumii intregi.

Motorul diesel termonuclear

In anul 2006, sfera metalica a lui Laberge a demonstrat ca o unda de soc, creata de un puls masiv de electricitate, poate comprima o cantitate mica de plasma suficient de rapid incat sa genereze reactia de fuziune. Dar mai sunt multe de rezolvat inainte ca ideea lui Laberge sa duca la obtinerea unui dispozitiv care sa genereze electricitate.

“Aceasta masinarie nu produce inca electricitate. Consum 100 de kilojuli de energie si obtin aproximativ un nanojul. Dar se dovedeste ca tehnica strivirii plasmei la mare densitate are meritul sau si duce la obtinerea catorva neutroni fuzionati, dovada clara a petrecerii unei fuziuni nucleare”, sustine Laberge. Omul de stiinta are acelasi tel ultim cu al oricarui cercetator al fuziunii nucleare, obtinerea “castigului net”, adica obtinerea unei cantitati de energie mai mare decat cea consumata, acest lucru neinsemnant 1,5 parti obtinute la o parte consumata, ci de 10 pana la de 25 de ori mai mult decat se “investeste”.

“Trebuie sa simulam conditiile prezente in stele pentru “combustibilul” folosit in obtinerea fuziunii”, afirma Richard Siemon, profesor de fizica al Universitatii din Nevada si membru al echipei. Izotopii de hidrogen folositi pe post de combustibil trebuie pastrati la aproximativ 150 milioane de grade Celsius. Atunci, plasma trebuie comprimata. Acest lucru necesita o cantitate enorma de electricitate sau o metoda alternativa de compresie a plasmei. Laberge nu este singurul din bransa sa care incearca sa descopere secretul energiei regenerabile si curate, dar este de parere ca sansele lui sunt mai bune decat ale competitiei in crearea fuziunii nucleare deoarece abordarea sa este mai restransa, mai ieftina si necesita mult mai putina electricitate. Si odata ce reactorul sau va opera in “profit”, atunci se va autoalimenta.

Combustibilul necesar fuziunii este format din deuteriu si tritiu, izotopi abundenti si ieftini. Deuteriul se gaseste in hidrogen, prezent si in apa de mare. In teorie, un litru de apa exploatat astfel are potentialul energetic echivalent cu cel al 30 de litri de benzina. Tritiul este putin radioactiv si are o perioada de injumatatire de 12 ani, ceea ce-l face putin mai greu de gasit, insa poate fi derivat din litiu. In mod convenabil pentru General Fusion, Canada are cea mai mare rezerva mondiala a acestui izotop.

In forma sa finala, reactorul lui Laberge va fi alcatuit dintr-o sfera metalica ce va masura mai multi metri in diametru, iar in jurul sau, in lacasuri speciale vor fi montate 200 de tuburi metalice lungi, fiecare in greutate de aproximativ o tona si continand cate un piston actionat de aburi, de 100 kilograme. Operate prin activatoare cu o acuratete de pana la o milionime de secunda, pistoanele vor actiona simultan in fiecare secunda, creand unda de soc ce va declansa reactia de fuziune.

“Cineva l-a descris ca pe un motor diesel termonuclear”, declara Michael Laberge, adaugand “noi comprimam combustibilul, iar el arde”. “Este vorba despre procese de baza, oarecum simple, asemanatoare motorului unui automobil. Acolo nu exista niciun magnet superconductor. Sunt tevi, pistoane si tuburi. Asta vreau si eu. Vreau sa realizez o masinarie de fuziune de nivelul unei masini. Si tocmai asta este motivul pentru care noi o putem facem cu 50 milioane de dolari, iar ei – guvernul si coalitiile universitare – sustineau pana de curand ca un astfel de dispozitiv costa peste 20 miliarde.”

Toti oamenii fuziunii

Primele experimente de fuziune dateaza din perioada anilor ’30 ai secolului trecut si au fost realizate la Universitatea Cambridge, insa cercetarile au capatat proportii in perioada anilor ’50, in plin Razboi Rece, cand cele doua tabere, SUA si URSS erau in principal interesate de potentialul armat al fuziunii. Testul nuclear din 1952 al americanilor, denumit Operatiunea Ivy a demonstrat ca fuziunea putea lucra ca miez al unei arme devastatoare, atunci cand prima demonstratie a unei bombe cu hidrogen a sfarmat o intreaga insula din oceanul Pacific.

In zilele noastre, exista cateva mari experimente de fuziune nucleara in diferite locuri de pe Pamant, iar diferentele dintre ele sunt legate in principal de felul in care este utilizata plasma. General Fusion foloseste ceea ce este considerata o metoda alternativa, una dintre putinele care stau in afara modelului clasic, cunoscut ca fuziune constanta sau stabila. Starea de stabilitate este forma practicata in aproape toate mediile de testare din lume. Este, de asemenea, modelul dupa care parintele tuturor experimentelor de fuziune nucleara, Reactorul Termonuclear Experimental International, va fi construit.

“Pe masura ce golul dintre rezerva de combustibili fosili si cererile de energie cresc, vom avea nevoie de noi surse de energie cu care sa astupam aceste pierderi. Am putea evita un dezastru, daca am obtine suficient de repede acest lucru, dar nu cred ca vom reusi fara niste inovatii consistente in productia de energie”, sustine Laberge. Tot el este convins ca aceste performante trebuie sa vina din industria privata si stie ca General Fusion nu este singura preocupata de aceasta chestiune.

Glen Wurden, spre exemplu, coordonator al programului Magnetized Target Fusion din Los Alamos, lucreaza la un model asemanator cu cel al lui Laberge. El umple un container de dimensiunile unei doze de bere cu plasma si foloseste electrozi pentru a “strivi” cutia si a condensa plasma. De asemenea, oamenii de stiinta ai Laboratorului National Lawrence Livermore lucreaza la un proiect denumit National Ignition Facility, in cadrul caruia cel mai mare laser din lume radiaza mici sfere de plasma incapsulate in sticla.

Ronald Kirkpatrick, un om de stiinta invitat de onoare la Los Alamos si o persoana care si-a petrecut o mare parte din cariera contribuind la programele americane de fuziune nucleara, cu o emfaza speciala pentru fuziunea magnetica, este unul dintre cei cativa oameni de stiinta independenti care crediteaza planul companiei General Fusion. “Nu vad nicio problema a principiului, insa prevad o serie de provocari tehnice”, sustine el. Printre ele, posibila instabilitate intre plasma si containerul din litiu, care ar putea sa o raceasca si sa impiedice atingerea unei temperaturi de fuziune. “Proiectul merita dus la capat, dar investitorii trebuie sa stie ca este o afacere cu multe riscuri.”

Viziunea masinariei

In urmatoarea runda de finantare pentru General Fusion, de sapte pana la 10 milioane de dolari, Laberge spune ca va construi doua duzini de pistoane pe care le va folosi pentru impactul cu un cilindru umplut cu lichid de litiu. Acest lucru le va permite lui si echipei sale sa studieze undele de soc precum si sincronizarea pistoanelor. Vor fi necesari doi ani pentru acest lucru.

O a treia etapa de finantare, cu o infuzie de capital de 50 milioane dolari, va aduce un reactor de testare. “Pana la sfarsitul lui 2012 vom fi obtinut castig net de energie. Nimeni nu va reusi sa atinga acest obiectiv inaintea noastra”, spune increzator Laberge. Dupa acest pas, se va dezvolta prima centrala. Aceasta va presupune costuri de 200 pana la 500 milioane de dolari, dar avand in vedere rata de productie preconizata, banii ar trebui sa fie usor de recuperat. Cererea globala de energie este astazi de aproximativ 4.000 de gigawati. Conform anticiparilor, va ajunge la 7.000 inainte de 2030. Resursele existente nu vor putea satisface aceasta necesitate.

General Fusion utilizeaza o variatie a unei abordari denumita fuziunea magnetizata la tinta. In interiorul sfereri metalice, o mixtura lichida pe baza de litiu se invarte suficient de rapid incat un punct gol, cilindric, se formeaza in mijlocul rezervorului. Doua injectoare trimit plasma – gaz ionizat – in capsula prin centrul metalului lichid aflat in rotire. Doua sute de pistoane pneumatice, accelerate la aproximativ 100 metri pe secunda de aburi de presiune, lovesc exteriorul sferei simultan. Apoi, daca totul merge conform planului, magia are loc.

1. Impactul pistoanelor trimite un val de compresie reverberanta prin metalul lichid catre plasma, suspendata de un camp mangnetic in centrul acesteia.

2. Unda de compresie prinde viteza pe masura ce se ciocneste cu centrul, devenind rapid o unda de soc suficient de puternica pentru a comprima plasma rapid si violent.

3. Valul de soc loveste plasma, generand un freamat energic al izotopilor de hidrogen, tritium si deuterium. Forta este atat de mare, incat ionii fuzioneaza, creand heliu.

4. Reactia de fuziune transporta neutroni si particule alfa in afara prin litiul lichid, creand caldura care genereaza abur pentru a actiona o turbina producatoare de energie.

De multe ori, ne este dificil sa privim expunerea unor metode care ne par hazardate si ireale drept o alternativa viabila a intretinerii vietii asa cum o stim. O astfel de tehnologie pare si masinaria celor de la General Fusion, fata de care, desi cercetatorii sunt entuziasti, pana si creatorii ei au unele rezerve in ceea ce priveste functionarea si eficienta. Cu toate acestea, pentru ca lucrurile intotdeauna se misca, iar distrugerea ecosistemului are un fel propriu de a se propaga rapid si divers, trebuie sa ne adaptam “din mers” necazurilor, sa creditam si sa urmarim orice idee nascuta cu intentia salvarii Pamantului.

La urma urmei, despra asta si este Ziua Pamantului – despre a face tot ceea ce tine de noi pentru ca sa ne salvam si sa ne mentinem vie planeta. Aceasta chiar si daca din proces face parte si un strop de visare, absolut indispensabil oricarui debut de succes la urma urmei. Va uram o zi a Pamantului racoroasa, curata si responsabila!

CITESTE SI:

• Greenblog
  
• Iarna nucleara. Un exercitiu (inca) de imaginatie
• Energie europeana pe cai multiple
• Secretul stralucirii stelelor este dat de materia neagra
• Oamenii trebuie sa devina hobbiti pentru a mai salva Terra