Иако нуклеарната фузија сè уште не е подготвена за комерцијална примена, научниците направија значаен чекор што би можел да го забрза развојот на оваа технологија.
За првпат, квантно-центрични суперкомпјутери успешно ги анализираа хемиските својства на материјал клучен за производство на фузиско гориво.
Според ScienceAlert, истражувањето покажува дека напредните компјутерски симулации би можеле да помогнат во надминување на една од најголемите пречки за идната примена на фузиската енергија – сигурното производство на тритиум, едно од основните горива за фузиските реактори.
Најголемиот предизвик – производството на тритиум
Повеќето концепти за идни фузиски реактори, познати како токамаци, користат комбинација од деутериум и тритиум. Додека деутериумот е широко достапен и стабилен изотоп на водородот, тритиумот е радиоактивен и во природата се појавува само во многу мали количини.
Токму затоа неговото ефикасно производство е еден од најголемите технолошки предизвици за развојот на фузиската енергија.
Квантните суперкомпјутери анализираа клучен материјал
Истражувачи од Клиниката Кливленд, Националната лабораторија „Оук Риџ“, Истражувачкиот центар IBM T.J. Watson и Државниот универзитет во Мичиген употребиле квантно-центрична суперкомпјутерска метода, која претходно се користела за моделирање на сложени протеински структури.
Со неа идентификувале девет различни молекуларни конфигурации на FLiBe – стопена сол составена од литиум флуорид и берилиум флуорид.
FLiBe се смета за еден од најперспективните материјали за производство на тритиум во специјалната заштитна обвивка на фузискиот реактор. При работата на реакторот, неутроните што се создаваат во фузиската плазма ја погодуваат оваа обвивка и овозможуваат создавање нови количини тритиум.
Важен напредок, но не и конечно решение
Фузиската енергија долго време се смета за потенцијално речиси неисцрпен и чист извор на енергија, бидејќи не создава емисии на стакленички гасови и произведува значително помалку радиоактивен отпад од класичните нуклеарни централи.
Сепак, технологијата сè уште се соочува со сериозни инженерски предизвици. Иако во последните години беа постигнати историски успеси – вклучително и првиот позитивен енергетски биланс во 2022 година и нови рекорди во одржувањето на жешка плазма – фузиските реактори и понатаму остануваат во експериментална фаза.
Новото истражување не значи дека проблемот со производството на тритиум е решен. Засега станува збор за компјутерски симулации што ќе треба да бидат потврдени со лабораториски експерименти.
Зошто ова откритие е важно?
Научниците велат дека симулациите овозможуваат многу подобро разбирање на електронската структура на FLiBe, атомските интеракции и јачината на молекуларните врски.
Тоа значи дека можат однапред да ги идентификуваат најперспективните конфигурации за тестирање, што значително ги намалува трошоците и времето потребни за скапите лабораториски експерименти.
„Квантните компјутери се клучни алатки што можат значително да го забрзаат истражувањето и развојот на технологии за производство на тритиум во количини доволни за идните фузиски реактори“, изјави компјутерскиот хемичар Том Бек од Националната лабораторија „Оук Риџ“.
Неговиот колега Џери Чоу од IBM оцени дека резултатите претставуваат уште еден доказ дека квантните суперкомпјутери стануваат практична научна алатка за решавање сложени проблеми во хемијата, инженерството и науката за материјалите.
Претпечатокот од истражувањето е објавен на научната платформа arXiv.
