Naukowcy z University of British Columbia (UBC) opracowali nową metodę zwiększania szybkości reakcji fuzji jądrowej deuter-deuter poprzez elektrochemiczne ładowanie deuteru do celu palladowego. Badanie, opublikowane w czasopiśmie "Nature", przedstawia bardziej dostępne alternatywy dla tradycyjnych technik fuzji wysokotemperaturowej.
Zespół wykorzystał zbudowany na zamówienie akcelerator cząstek i reaktor elektrochemiczny o wielkości stołu laboratoryjnego, nazwany Reaktor Thunderbird. Urządzenie to, wyposażone w silnik plazmowy, komorę próżniową i ogniwo elektrochemiczne, umożliwia ładowanie deuteru do celu palladowego poprzez implantację jonów w immersji plazmowej oraz ładowanie elektrochemiczne. Zastosowanie prądu o napięciu jednego wolta pozwoliło osiągnąć gęstość ładowania deuteru porównywalną z tą uzyskiwaną pod ciśnieniem 800 atmosfer.
Metoda elektrochemiczna doprowadziła do średniego wzrostu szybkości fuzji deuter-deuter o 15% w porównaniu do ładowania celu wyłącznie za pomocą pola plazmowego. Chociaż eksperyment nie osiągnął zysku energetycznego netto, stanowi pierwszą demonstrację fuzji jądrowej deuter-deuter z wykorzystaniem tych konkretnych technik. Profesor Curtis P. Berlinguette, autor korespondencyjny, podkreślił, że praca ta ma na celu przeniesienie nauki o fuzji z gigantycznych laboratoriów narodowych na stoły laboratoryjne.
Badania te nawiązują do wcześniejszych wysiłków mających na celu ponowne zbadanie zimnej fuzji, w tym do publikacji z "Nature" z 2019 roku, która wskazywała obszary wymagające dalszych badań. Konstrukcja Reaktor Thunderbird i technika ładowania elektrochemicznego są postrzegane jako obiecujące kroki w kierunku uczynienia badań nad fuzją bardziej dostępnymi i wspierania rozwoju zrównoważonej energii fuzyjnej. Podejście to integruje fizykę fuzji jądrowej, materiałoznawstwo i elektrochemię, tworząc platformę do systematycznego dostrajania parametrów ładowania paliwa i materiałów docelowych.
Metoda elektrochemicznego ładowania jest kluczowa, ponieważ osiągnięcie wysokich gęstości paliwa zazwyczaj wymaga ekstremalnych ciśnień lub temperatur, które są trudne i kosztowne w utrzymaniu. Długoletnie wysiłki w dziedzinie energii fuzyjnej były zdominowane przez wielkoskalowe systemy ograniczenia magnetycznego. Podejście zespołu UBC na stole laboratoryjnym stanowi przekonującą alternatywę, pokazując, że reakcje elektrochemiczne w skali energii elektronowoltów (eV) mogą wpływać na reakcje jądrowe w skali megaelektronowoltów (MeV). Chociaż obecna moc wyjściowa jest niewielka, a reaktor zużywa więcej energii, niż wytwarza, podstawowa demonstracja zwiększonych szybkości fuzji za pomocą metod elektrochemicznych otwiera nowe drogi do eksploracji i potencjalnych przyszłych przełomów w technologii czystej energii.