Revista >> Septembrie 2025 [Nr. 276] >> Tehnologie

Planuri pentru energia din fuziune

Mircea Badut

30 Septembrie 2025

Se estimează că primele uzine de producere a energiei electrice din fuziune atomică vor fi racordate la sistemele energetice prin anul 2050. Însă pentru aceasta desigur că planurile și pregătirile trebuie deja să înceapă, dar și să fie destul de coerente și de convergente. Specialiștii consideră că în viitorul apropiat se va depăși neajunsul actual, și astfel energia captată va fi mult mai mare decât energia injectată pentru inițierea reacției, iar fuziunea termonucleară va deveni o sursă de energie viabilă, ecologică și foarte rentabilă.

Context: teorie, experimente și speranțe
Faptul că Soarele (la fel ca toate stelele) reușește să-și regenereze permanent combustia – prin care emite lumină și căldură – face ca omenirea să-și pună multă speranță în fuziunea nucleară. Pe lângă eficiența energetică demonstrată radical de stele, mai conteză și faptul că materia ce constituie „combustibilul” reacției de unire a nucleelor atomice este una destul de abundentă în jurul nostru (deuteriu și tritiu, izotopi ai hidrogenului). Însă reacția de fuziune se obține foarte greu: sunt necesare temperaturi și presiuni extrem de mari în instalație, iar plasma fierbinte creată trebuie menținută cvasi-permanent în fluxul ei inelar (ceea ce se numește confinare). Și nici partea de captare a energiei termice degajate nu este ușoară.
Reamintim câteva instalații în care s-a experimentat fuziunea termonucleară:
• Instalația TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor) a fost construită la Princeton, SUA, și a funcționat din 1982 până în 1997;
• Sistemul NOVA de la Laboratorul Lawrence Livermore din Statele Unite ale Americii (1984-1999);
• Instalația LHD (Large Helical Device) a început să funcționeze în anul 1998 la Institutul Național de Cercetare a Fuziunii din Japonia;
• Programul JET (Joint European Torus) al Comunității Europene a început în anul 1978 (Culham, Marea Britanie). În 2024 aici s-a reușit un experiment de fuziune care a produs o energie de 69 MJ prin consumarea a 0,2 mg de deuteriu și tritiu.
• ITER (International Tokamak Experimental Reactor), un proiect tehnico-științific internațional având ca obiectiv construirea celui mai mare reactor nuclear de fuziune tokamak, la Cadarache, Franța (și care este planificat să intre în teste în 2025).

În decembrie 2022, Lawrence Livermore National Laboratory, SUA, a reușit pentru prima oară să obțină producerea unui flux de plasmă auto-susținută. De atunci au fost înregistrați mai mulți pași înspre rezolvarea problemelor (pași mai mari sau mai mici), astfel că încheiem notând realizarea din februarie 2025, de la instalația experimentală de fuziune WEST, din sudul Franței, unde s-a obținut timpul record de 1337 secunde (22 de minute și ceva) de menținere stabilă a reacției de fuzionare termonucleară a nucleelor atomice ușoare.
Deși încă suntem într-o etapă a experimentelor, omenirea este îndreptățită să spere, și chiar să-și facă planuri tot mai concrete. Și eventual mai convergente. A! Cerința de convergență a planurilor ne apare cumva necesară și datorită faptului că există mai multe abordări tehnico-științifice pentru inițierea și menținerea reacției de fuziune a atomilor ușori.

Planificare și problematici
Desigur că într-o primă instanță oamenii de știință sunt cei atrași de problematica fuziunii atomice (dintr-o curiozitate/necesitate specifică), dar iată că – în contextul tot mai strâmtorat al necesarului de energie electrică – sunt interesați și cei care gândesc strategii economice pe termen lung (fie ei responsabili guvernamentali sau vizionari privați). Și, ca o exemplificare (inspirațională), aflăm despre programul național de finanțare a fuziunii elaborat de Ministerul Federal al Educației și Cercetării din Germania: este un plan inițiat prin consultări demarate în anul 2022 și definitivat în 2023, și care își propune să jaloneze planificarea energetică națională până în anul 2040. Strategia germană astfel definită se focalizează (pentru început) pe două abordări conceptuale privind inițierea și menținerea reacției propriu-zise: (1) fuziunea susținută magnetic, și (2) fuziunea bazată pe laser. Programul Fusion 2040 adaugă o finanțare de peste 400 milioane de Euro pentru cercetarea din acest domeniu, ceea ce face ca investițiile Germaniei din următorii cinci ani să depășească un miliard de Euro.
Probabil că planul acesta concret de valorificare a energiei de fuziune va atrage multe organizații cu potențial/interes pentru energia de fuziune (academice, guvernamentale, comerciale, industriale), precum Insitutele Fraunhofer, Institutul Max Planck sau Centrele Helmholtz. Situația actuală (din cercetare dar și din industrie) face ca Germania să exceleze în cercetarea fundamentală, în tehnologiile legate de confinarea magnetică, în lasere, în optică și în combustibilul de fuziune, însă mai este necesar un efort de cercetare considerabil în domeniul fuziunii prin confiere inerțială (ICF), care este baza energiei de fuziune inerțiale (IFE).

Un potențial semnificativ pentru dezvoltare (de concept dar și tehnologic) îl au laserii și tehnologiile optice, atât în privința componentelor cheie din instalațiile ICF/IFE cât și în privința diverselor componente adiționale, și atât referitor la implicarea directă în procesul de fuziune cât și la procesele din amonte (proiectare/manufacturare piese, optimizare materiale, etc). Câteva exemple: dispozitivele optice destinate să monitorizeze plasma; procesele fotonice de adaptare a suprafețelor din camera/anvelopa de combustie; dispozitivele laser folosite la asamblarea precisă a componentelor de reactor; etc.
De notat că, atât în privința implementării reacției de fuziune propriu-zise cât și în privința tehnologiilor adiționale, va mai fi necesară multă colaborare internațională pentru atingerea acelui obiectiv (producerea energiei electrice prin fuziune), și asta pe lângă diversele strategii guvernamentale/private care vizează securitatea energetică sau avantajele economice.
Vor trebui puse la punct lanțuri de furnizare/aprovizionare pentru elementele cheie ale viitoarelor uzine energetice cu fuziune (inclusiv pentru extracția/prepararea tritiului, sau pentru captarea energiei termice și pentru convertirea ei în energie electrică). Apropo de colaborarea din domeniul cercetării, aflăm că există preocupări inclusiv pentru protejarea proprietății intelectuale, respectiv pentru a garanta că organizațiile cu contribuții în domeniu își vor putea valorifica licențele și/sau vor putea să beneficieze de investițiile pe care le-au făcut.
În starea actuală din domeniul fuziunii termonucleare mai sunt necesare investiții în cercetare (laboratoare/infrastructură pentru experimente), respectiv pentru punerea la punct a proceselor sau chiar pentru validarea/alegerea abordărilor. De asemenea, probabil că în anii ce vin se vor face cheltuieli tot mai semnificative în educație (învățământ universitar) și în perfecționarea specialiștilor necesari într-un domeniu ce probabil se va contura tot mai clar.
Pe de altă parte, pe măsură ce ne vom apropia de anul 2050 probabil că societatea va discuta și va defini reguli și norme pentru producerea energiei electrice din fuziune, spre a concilia cât mai balansat nevoia de energie cu diversele aspecte ecologice, etice, juridice și economice.