Computerul cuantic ajută la dezvoltarea materialului rar pentru fuziunea nucleară cu tritiu

Pe scurt:

• Computerul cuantic IBM Quantum Heron a fost folosit pentru a modela producția de tritiu în materialul FLiBe, esențial pentru reactoarele de fuziune nucleară.
• Fuziunea nucleară necesită tritiu, un izotop rar și radioactiv, iar modelarea chimiei complexe a sării FLiBe ajută la optimizarea producției acestuia.
• Studiul combină inteligența artificială, supercomputing și quantum computing pentru a înțelege reacțiile și a proiecta sisteme eficiente de producere a tritiului.
• Rezultatele oferă o bază solidă pentru dezvoltarea energiei de fuziune, o sursă curată fără emisii de carbon sau deșeuri radioactive pe termen lung.

Fuziunea nucleară și rolul tritiului în energia viitorului

Fuziunea nucleară primește un impuls important prin utilizarea computerului cuantic în studiul producției de tritiu, un izotop rar esențial pentru reactoarele de fuziune. Cercetătorii de la IBM și Oak Ridge National Laboratory au combinat supercomputing, inteligență artificială și quantum computing pentru a modela acest proces complex.

Studiul, publicat pe arXiv și încă nevalidat prin peer review, abordează problema producției suficiente de tritiu necesară pentru funcționarea la scară largă a reactoarelor de fuziune. Tritiul este un element-cheie pentru energia de fuziune, iar lipsa sa limitează dezvoltarea acestei tehnologii.

Importanța tritiului în fuziunea nucleară

Fuziunea nucleară generează energie prin unirea nucleelor atomice, proces similar celui din Soare, dar controlat pe Pământ. Combustibilul preferat pentru reactoarele de fuziune este un amestec de deuteriu și tritiu. Deuteriul se găsește în cantități mari în apa de mare, însă tritiul este radioactiv și foarte rar, cu o producție anuală de aproximativ 20 de kilograme pe Pământ.

Producerea eficientă a tritiului în interiorul reactorului este esențială pentru viabilitatea comercială a fuziunii nucleare. Deși bombardarea litiului cu neutroni poate genera tritiu, complexitatea chimică a reacțiilor face dificilă modelarea acestui proces cu supercomputerele clasice.

Utilizarea computerului cuantic în studiul tritiului

Echipa de cercetare a analizat materialul FLiBe, un amestec de săruri topite ce conține fluor, litiu și beriliu, folosit ca „pătură” în reactoarele de fuziune pentru a produce tritiu. Această pătură trebuie să reziste condițiilor extreme și să permită recuperarea tritiului fără formarea compușilor corozivi.

Bombardarea cu neutroni modifică chimia materialului, iar tritiul poate forma compuși diferiți, unii mai ușor de recuperat decât alții. Pentru a evalua aceste scenarii, cercetătorii au folosit un flux de lucru hibrid: inteligența artificială a selectat candidații, supercomputerul Frontier a modelat structurile atomice, iar procesorul cuantic IBM Quantum Heron a realizat calculele cele mai complexe.

Impactul studiului asupra energiei de fuziune

Testele pe nouă configurații moleculare ale sării FLiBe au arătat că integrarea computerului cuantic în procesul de modelare păstrează acuratețea necesară pentru înțelegerea reacțiilor complexe. Această metodă nu produce încă energie comercială, dar oferă o bază solidă pentru proiectarea sistemelor eficiente de producere a tritiului.

Fără tritiu, reactoarele de fuziune nu pot susține reacția, indiferent de alte componente. Fuziunea oferă o sursă de energie curată, fără emisii de carbon și fără deșeuri radioactive pe termen lung, spre deosebire de fisiunea nucleară tradițională.

Următorul pas constă în modelarea unor sisteme mai complexe de săruri topite și testarea mai multor configurații moleculare. Cercetătorii urmăresc să reducă timpul de identificare a materialelor promițătoare prin AI și calcul cuantic, care ar putea deveni instrumente esențiale în dezvoltarea reactoarelor de fuziune.

Sursa originală a acestui articol este https://playtech.ro/2026/computerul-cuantic-intra-in-cursa-pentru-fuziune-materialul-rar-care-poate-apropia-energia-curata-aproape-nelimitata/ (link)