O forță magnetică atât de puternică încât poate ridica un portavion: ascunde Franța arma supremă a energiei viitorului?

Yet această imensă forță magnetică nu a fost construită pentru spectacol. Ascunsă în spatele gardurilor și acronimelor, ea are rolul de a testa o cale radicală de a alimenta planeta, folosind același tip de reacții care aprind Soarele.

Un magnet care ar putea ridica o navă de război

Pe șantierul ITER de la Cadarache, în Provence, un magnet supraconductor colosal numit Solenoidul Central a fost, în sfârșit, instalat în inima reactorului experimental de fuziune. Este cel mai puternic dispozitiv de acest fel asamblat vreodată.

Cifrele par aproape ireale. Magnetul generează un câmp de aproximativ 13 tesla, de circa 280.000 de ori mai puternic decât câmpul magnetic natural al Pământului. Inginerilor le place să traducă asta într-o imagine mai frapantă: în teorie, acea forță ar putea ridica de la sol un portavion complet încărcat.

Treisprezece tesla de câmp magnetic fac din acest dispozitiv inima care bate a unei mașini proiectate să testeze dacă fuziunea poate funcționa ca sursă de energie la scară mare.

Din punct de vedere fizic, Solenoidul Central este un cilindru îmbrăcat în oțel, de aproximativ 18 metri înălțime, cântărind aproape 1.000 de tone. Este construit din module suprapuse, fiecare având aproximativ masa unui avion de linie. Ele au trebuit asamblate cu precizie la nivel de milimetru, deoarece chiar și o mică dezaliniere poate răsuci structura când se activează uriașele forțe magnetice.

Cum ar putea un magnet gigantic să aducă puterea stelelor pe Pământ

ITER nu este o centrală electrică - cel puțin nu încă. Este un experiment științific: un tokamak, un vas în formă de gogoașă în care atomii de hidrogen sunt încălziți și comprimați până când fuzionează și eliberează energie. Pentru asta, ITER trebuie să confineze o plasmă - un gaz superîncins, încărcat electric - la temperaturi de peste 150 de milioane de grade Celsius.

Solenoidul Central este magnetul principal de control în acest sistem. El acționează ca un fel de demaror și metronom pentru plasmă:

• Impune un curent electric prin plasmă, încălzind-o.
• Modelează și stabilizează inelul de plasmă din interiorul tokamakului.
• Se coordonează cu alți magneți pentru a ține plasma departe de pereții reactorului.

Plasma nu trebuie să atingă niciodată pereții metalici ai reactorului. Orice contact ar topi suprafețe și ar răci instantaneu plasma, omorând reacția de fuziune. Câmpurile magnetice sunt folosite ca „șine” invizibile pentru a suspenda și a sculpta această substanță ultraîncinsă în aer.

Adevărata putere a Solenoidului Central nu este forța brută, ci precizia: trebuie să țină stabilă, minute în șir, o plasmă de tip solar.

Provocările brutale de inginerie

Construirea unui astfel de magnet nu înseamnă doar creșterea puterii. Fiecare alegere de proiectare împinge limitele materialelor, ale criogeniei și ale sistemelor de control. Inginerii se confruntă cu mai multe provocări interconectate:

• Menținerea magnetului în regim supraconductor la temperaturi extrem de joase, aproape de zero absolut.
• Gestionarea unor forțe mecanice imense care încearcă să smulgă bobinele atunci când câmpul este la putere maximă.
• Coordonarea Solenoidului Central cu zeci de alți magneți mari din jurul tokamakului.
• Monitorizarea sistemului în timp real, astfel încât instabilitățile mici ale plasmei să poată fi corectate în milisecunde.

În interiorul bobinelor magnetului, cabluri supraconductoare speciale transportă curenți uriași cu rezistență electrică aproape nulă. Pentru a realiza asta, ele trebuie răcite până la aproximativ -269°C, la doar câteva grade peste zero absolut, în timp ce plasma aflată la câțiva metri distanță este mai fierbinte decât nucleul Soarelui. Doar acest contrast de temperatură arată cât de extremă este mașina.

Un proiect global ascuns în peisajul rural francez

Deși dispozitivul se află pe teritoriul Franței, el este produsul unui parteneriat global. Modulele Solenoidului Central au fost fabricate de compania americană General Atomics în California, apoi transportate, bucată cu bucată, peste oceane, râuri și drumuri șerpuitoare până la Cadarache.

Proiectul ITER reunește 35 de națiuni, inclusiv țările UE, Regatul Unit, SUA, China, India, Japonia, Rusia și Coreea de Sud. Contribuțiile lor acoperă totul, de la oțel de înaltă tehnologie la software specializat și instalații criogenice.

Regiune	Contribuții principale la ITER
Partenerii europeni	Găzduirea amplasamentului, clădiri, sisteme majore de magneți, criogenie
Statele Unite	Solenoidul Central, unele diagnostice, hardware și sisteme de control
Japonia	Cabluri supraconductoare de înaltă performanță, componente-cheie ale tokamakului
China, India, Coreea de Sud, Rusia	Surse de alimentare, sisteme de vid, structuri și diverse piese din interiorul vasului

Fiecare etapă a călătoriei Solenoidului Central a fost un puzzle logistic. Secțiuni de sute de tone au trebuit mutate cu viteza mersului pe jos pe drumuri întărite, uneori noaptea, sub monitorizare constantă. Odată ajunse la fața locului, macarale specializate, unelte robotizate și echipe din diferite țări au lucrat împreună pentru a le poziționa și fixa cu șuruburi în miezul tokamakului.

Sosirea magnetului este văzută în interiorul proiectului ca un punct de cotitură: momentul în care mașina își capătă „motorul” central.

Ar putea asta chiar să schimbe viitorul nostru energetic?

Misiunea ITER este să demonstreze că un dispozitiv de fuziune de mari dimensiuni poate produce mai multă putere decât consumă pentru a încălzi plasma. Dacă proiectul reușește, ar deschide calea către viitoare centrale de fuziune care să livreze electricitate în rețele în a doua jumătate a acestui secol.

Promisiunile asociate fuziunii sunt îndrăznețe, dar ancorate în fizică, nu în slogane de marketing:

• Combustibilul bazat pe izotopi ai hidrogenului, găsiți în apa de mare și în litiu, oferă rezerve enorme.
• Reacțiile de fuziune nu emit dioxid de carbon în timpul operării.
• Nu există reacție în lanț ca la fisiune, astfel încât scenariile de topire a miezului sunt structural limitate.
• Deșeurile radioactive cu viață lungă sunt mult mai mici ca volum decât cele provenite din reactoarele nucleare actuale.

Dacă fuziunea comercială va urma după ITER, țările puternic dependente de importurile de combustibili fosili ar putea regândi securitatea energetică. Conductele de petrol și gaze ar putea ceda treptat locul rețelelor de reactoare avansate, susținute de regenerabile și stocare de energie.

Ce înseamnă cu adevărat „supraconductor”

Cuvântul „supraconductor” poate suna ca science-fiction, însă ideea este simplă. Un material supraconductor este unul care, sub o anumită temperatură, permite curentului electric să circule cu rezistență practic zero.

Într-un fir normal, o parte din energia electrică se transformă în căldură. Într-un cablu supraconductor, acea pierdere aproape dispare, astfel încât poți trece curenți enormi printr-o bobină relativ compactă. Exact asta îi trebuie lui ITER pentru a genera câmpuri magnetice intense fără să topească totul în jur.

Fără supraconductori, Solenoidul Central ar fi fie imposibil de alimentat, fie atât de mare încât reactorul ar deveni imposibil de gestionat.

Capcana este că majoritatea supraconductorilor funcționează doar la temperaturi foarte joase. Asta înseamnă sisteme complexe de refrigerare, heliu lichid și izolație groasă, toate înghesuite în jurul magnetului ca straturi de haine în jurul unui alpinist într-o viscolire.

Fuziune, risc și termene realiste

Ideea de a valorifica fuziunea există din anii 1950, adesea însoțită de promisiuni prea optimiste. Calendarul ITER este lung și prudent, cu experimente planificate adânc în anii 2030 și 2040, înainte ca prototipurile comerciale ulterioare să apară.

Încă există întrebări deschise. Poate mașina să ruleze fiabil în impulsuri lungi fără a deteriora componente interne? Vor rezista materialele din jurul plasmei ani de bombardament cu neutroni? Poate software-ul complex de control să țină pasul cu comportamentul haotic al plasmei la energii atât de mari?

Există și riscuri mai largi de gestionat:

• Depășiri de costuri care ar putea eroda sprijinul politic.
• Întârzieri care creează goluri între experimente și industriile pregătite să construiască centrale.
• Neîncredere publică față de tehnologiile nucleare, chiar și atunci când fizica este diferită de fisiune.

Totuși, fiecare reper major - precum instalarea acestui magnet capabil, în teorie, să ridice un portavion - tinde să mute conversația de la teorie la hardware. Mașina există acum, cântărește mii de tone și trebuie testată, nu imaginată.

Cum ar putea arăta o rețea alimentată de fuziune

Planificatorii din energie văd tot mai des fuziunea nu ca o soluție miraculoasă, ci ca o piesă într-un sistem mixt. Într-un scenariu viitor în care ITER duce la reactoare comerciale, centralele de fuziune ar putea funcționa ca surse stabile, cu emisii reduse de carbon, compensând variabilitatea vântului și a solarului.

Platforme mari de coastă ar putea găzdui reactoare care folosesc apa mării pentru răcire, în timp ce țările fără ieșire la mare ar putea grupa unități mai mici lângă zone industriale. Industrii grele precum oțelul, chimia și producția de hidrogen s-ar putea conecta direct la centrale de fuziune pentru a-și reduce drastic emisiile.

Dacă se va întâmpla asta, Solenoidul Central de la Cadarache va fi amintit mai puțin pentru forța lui care atrage titluri și mai mult ca instrumentul care a arătat dacă puterea stelelor pe Pământ poate trece de la vis la infrastructură de zi cu zi.