Tryt jest niski. Praktycznie nie ma.
Potrzebujemy go oczywiście do syntezy termojądrowej. Reaktory tokamak, w kształcie pączka, działają na mieszaninę deuteru i trytu. Deuter? Stabilnie i wszędzie. Tryt? Radioaktywny, niestabilny, na Ziemi prawie niewidoczny, z wyjątkiem tych, które powstają z promieni kosmicznych w górnych warstwach atmosfery.
Kiedy te dwa izotopy wodoru zostaną skondensowane, wynik jest imponujący. Jądro helu, wolny neutron i 17,6 milionów elektronowoltów uwolnionej energii. Szybkość reakcji jest duża. Wydajność jest ogromna.
To najlepsze, co mamy w zakresie energii termojądrowej.
Jednak przyszłe sieci energetyczne nie mogą być zasilane śladowymi ilościami. Naukowcy muszą „wyhodować” więcej trytu.
Na scenę wkraczają komputery kwantowe. Nie byle jakie superkomputery, ale podejście zorientowane kwantowo, zapożyczone z zupełnie innej dziedziny.
„Komputery kwantowe to kluczowe narzędzia przyspieszające odkrycia… potrzebne do wyprodukowania wystarczającej ilości trytu”.
Tom Beck, Laboratorium Krajowe w Oak Ridge
Klinika w Cleveland wykorzystuje już te metody do symulacji białek. Naukowcy z Oak Ridge, IBM i Michigan State University postanowili zastosować tę samą moc do rozwiązania problemów z syntezą jądrową. Zwrócili się ku substancji zwanej FLiBe.
Co to jest FLiBe? Stopiona sól. Mieszanka fluorku litu i fluorku berylu.
W reaktorze FLiBe znajduje się w „strefie hodowlanej”. Pochłania rozproszone neutrony z reakcji syntezy jądrowej i przekształca lit w świeży tryt. W teorii wszystko jest proste. W praktyce jest to skomplikowane, ponieważ obliczenie oddziaływań atomowych wewnątrz stopionej soli przy użyciu fizyki klasycznej to koszmar.
Zespół zwrócił się więc ku symulatorom kwantowym.
Odkryli dziewięć różnych konfiguracji molekularnych. Tylko dziewięć.
Dlaczego to jest ważne?
Wcześniej musieliśmy zgadywać. Mieszałeś sole w laboratorium, podgrzewałeś je do piekielnych temperatur, czekałeś, aż coś eksploduje lub uwolni paliwo, i błagałeś o dane. To było powolne. To było drogie. I często nie prowadziło to do niczego.
A teraz? Widzą strukturę elektronową. Zachowanie atomowe. Siła połączeń. Wszystko to in silico (na komputerze).
Wiedzą, które konfiguracje są warte wysiłku, zanim jeszcze zaczną podgrzewać sól.
Czy badanie zostało zakończone? Nie. To jest praca symulacyjna. Wydruk wstępny na arXiv, na razie nic więcej. Nadal muszą wrócić do świata fizycznego, aby sprawdzić, czy atomy zachowują się zgodnie z przewidywaniami modelu kwantowego.
Fuzja utknęła w laboratoriach na dziesięciolecia. Tak, Laboratorium Narodowe Livermore w końcu wyszło na zero pod koniec 2032 r. – czekajcie, w 2022 r. Więcej energii wypływa niż wchodzi. A my utrzymujemy wyższą temperaturę plazmy i dłużej; ostatni rekord wyniósł 1337 sekund, co w fizyce plazmy brzmi jak wieczność.
Ale to wszystko nie ma większego znaczenia, jeśli zabraknie Ci paliwa.
Jerry Chou z IBM nazywa to „praktycznym”. Może. Komputery kwantowe nie są jeszcze doskonałe, skalowanie pozostaje bólem głowy, a symulowanie chemii to nie to samo, co budowa elektrowni.
Jest to jednak obiecujący krok. Krok, w którym komputer przestaje zgadywać i zaczyna wskazywać drogę.
Co się stanie, jeśli testy laboratoryjne zawiodą? Jeszcze nie wiemy. Ale narzędzia są ostrzejsze niż wcześniej.
