Det ledande laboratoriet i USA är tydligt: ​​"Kvantdatorer är lösningen på tritiumet som kommer att driva kärnfusion"

Kärnfusion lovar oss ren och praktiskt taget obegränsad energi, men den har fastnat i årtionden av ett hinder som är svårt att övervinna: bränsle. Tokamak-reaktorer, de vanligaste i experimentella projekt, fungerar genom att smälta samman deuterium och tritium, två isotoper av väte som, när de kombineras, frigör en heliumkärna och en neutron som stöts ut med en energi på cirka 14 MeV (megaelektronvolt). Problemet är att tritium är en utomordentligt sällsynt isotop på jorden.

Det bildas bara naturligt i atmosfären på grund av samspelet mellan kosmiska strålar och i små mängder. I detta scenario, för att kärnfusion ska ha en framtid som en verklig energikälla, måste forskare hitta en effektiv strategi som gör att de kan producera tritium på ett konstgjort och hållbart sätt. Detta är sammanhanget där den senaste forskningen utförd av fyra team från Cleveland Clinic, Oak Ridge National Laboratory, T.J.

Forskningscentrum väcker stor uppmärksamhet. Watson från IBM och Michigan State University, alla i USA. Och för första gången har ett team av forskare använt en kvantdator för att identifiera de molekylära konfigurationerna av materialet som fungerar som en "reproduktiv filt" av tritium inuti en kärnfusionsreaktor.

FLiBe: det smälta saltet som kan rädda fusion Materialet som identifieras av denna kvantmaskin kallas FLiBe, och det är ett smält salt som består av litiumfluorid och berylliumfluorid. Inuti en tokamak-reaktor påverkar neutronerna som frigörs av fusionsplasman detta smälta salt som täcker de inre väggarna i vakuumkammaren, och det är denna process som är ansvarig för att producera tritium. Att hitta den optimala FLiBe-konfigurationen är nyckeln till att göra bränsleproduktion lönsam i industriell skala.

I Xataka Yttrium finns en annan av de många "sällsynta" metaller som bara Kina exporterar. USA fick just reda på den hårda vägen. Detta tillvägagångssätt låter dig utesluta de minst lovande alternativen i förväg, vilket sparar tid och pengar.

En snabb notering innan du går vidare: tekniken som används av dessa forskare är känd som kvantberäkningar fokuserade på superdatorer, och det är samma som Cleveland Clinic tidigare har använt för att simulera proteinkonfigurationer av tusentals atomer. Att tillämpa det nu på fusionsmaterialens kemi är en nyhet. Resultatet av denna strategi har varit identifieringen av nio olika molekylära konfigurationer av FLiBe-materialet, var och en med sin egen elektroniska struktur, atomära beteende och molekylära bindningsstyrka.

Tom Beck, en beräkningskemist vid Oak Ridge Laboratory, förklarade att kvantdatorer är viktiga verktyg för att påskynda upptäckten och designcyklerna som krävs för att producera tillräckligt med tritium för att driva fusionsreaktorer.

Det är dock viktigt att vi dämpar våra förväntningar. De nio konfigurationerna är för närvarande simuleringar och måste fortfarande valideras i laboratoriet innan man tar steget till en riktig reaktor. Vad detta tillvägagångssätt tillåter är att utesluta de minst lovande alternativen i förväg, vilket sparar tid och pengar på experiment som annars skulle kunna gå ingenstans.

Jerry Chow, en IBM-forskare, tillade att dessa resultat förstärker tanken att kvantberäkning redan är ett praktiskt verktyg som kan lösa problem som har gäckat kemister och ingenjörer i flera år. Än så länge har kärnfusion fortfarande ingen sluten lösning på sitt bränsleproblem. Men för första gången har en kvantdator lagt konkreta kandidatmaterial på bordet för att börja lösa denna enorma utmaning.

Bild | Fusion for Energy (F4E) Mer information | Science Alert i Xataka | Starten av den största kärnfusionsreaktorn på planeten är försenad med ett decennium. Det här är orsakerna till ITER-felmatchningen