Il collo di bottiglia è reale
Continuiamo a parlare di energia da fusione come se fosse la bolletta di domani. Pulito. Infinito. Il Santo Graal della fisica.
Non sta ancora succedendo. Principalmente perché non possiamo ottenere abbastanza carburante. Nello specifico trizio. Un isotopo radioattivo dell’idrogeno. Raro. Instabile. Decadisce in dodici anni.
La natura a malapena ce la fa. 44 sterline all’anno. Su tutta la Terra. Non puoi far funzionare un reattore su quello. Nemmeno vicino.
Gli scienziati di solito frantumano il litio con i neutroni per creare il trizio negli impianti nucleari esistenti. In un certo senso funziona. Ma la chimica all’interno di quei reattori? Caotico. I supercomputer classici ne soffocano. I conti sono troppo confusi. Gli elettroni si rifiutano di stare fermi.
Entra la bestia ibrida
Un team di IBM e Oak Ridge National Lab (ORNL) ha deciso di imbrogliare. O forse innovare. Dipende a chi chiedi.
Non usavano un solo tipo di computer. Hanno usato una strategia del branco di iene. Un supercomputer basato sull’intelligenza artificiale (Frontier) ha svolto il lavoro pesante per la struttura. Quindi hanno scaricato le parti più difficili della meccanica quantistica su un processore quantistico IBM Heron a New York.
Ciò è accaduto il 29 giugno. I risultati sono arrivati al server di prestampa arXiv. Non ancora sottoposto a revisione paritaria, intendiamoci. Ma significativo.
Cosa stavano modellando? FLiBe. Un sale liquido. Fluoro, litio, berillio. Dovrebbe essere la “coperta” attorno alla reazione di fusione. Protegge le pareti del reattore e genera più trizio quando i neutroni lo colpiscono. Sembra buono sulla carta.
Il problema è che il trizio è esigente.
Il problema della chimica
Il trizio potrebbe aggrapparsi al fluoro. Cattive notizie. Ottieni fluoruro di trizio. Corrosivo. Testardo. Si attacca. Non puoi pulirlo facilmente.
Oppure il trizio potrebbe legarsi a se stesso. Buone notizie. Esce come un gas. Lo raccogli tu.
Cosa succede? Non lo sapevamo per certo. La precisione necessaria per prevedere queste danze atomiche supera quella che i server standard possono gestire. Lo hanno detto gli stessi ricercatori. I metodi classici non sono all’altezza.
“Se il trizio si aggrappa al fluoro… è corrosivo e ostinato. Prevedere ciò significa modellare l’interazione con alta precisione.”
Quindi hanno frammentato il calcolo. Una tecnica chiamata incorporamento basato sulla funzione d’onda. Kenneth Merz della Cleveland Clinic ha contribuito a fare da pioniere in questo. Recentemente ha utilizzato metodi simili per mappare una proteina con oltre 12.000 atomi. Ora lo applicano al sale fuso.
L’intelligenza artificiale propone i sali candidati da un database. Il supercomputer simula la loro struttura utilizzando la teoria del funzionale della densità (DFT). Questa parte è costosa e lenta, quindi i “sostituti” dell’IA la accelerano. Infine, il computer quantistico controlla i siti di legame. La parte DFT è sbagliata.
Prova di concetto
L’hanno testato. Hanno confrontato il loro modello ibrido con le soluzioni classiche conosciute.
Corrispondeva? SÌ. Precisione mantenuta.
Questo è enorme. Se FLiBe funzionasse come previsto, l’acqua di mare potrebbe diventare carburante illimitato. Il deuterio proviene dall’acqua. Il trizio viene allevato nella coltre salata. Per iniziare ti servono solo piccole somme. Un grammo di miscela deuterio-trizio equivale a circa 2,40 litri di petrolio.
Quattro volte l’energia della fissione moderna. Milioni di volte il carbone.
Restano gli ostacoli tecnici. I tokamak a confinamento magnetico sono pignoli. Mantenere stabile il plasma è una forma d’arte. Ma questo rimuove un punto cieco. Sappiamo come si comporta il trizio ora. Dobbiamo solo costruire l’hardware che sopravvive al caldo.
Merz e il team prevedono di modellare successivamente sistemi più grandi. Vogliono vedere se l’intelligenza artificiale può ridurre i mesi del processo di scoperta. Forse anni.
Perché è importante?
Perché abbiamo bisogno di energia. La vecchia rete brucia carbone. Il nuovo promette sole e vento ma fatica a immagazzinare. La fusione è il ponte. È semplicemente seduto lì, in attesa che scopriamo la chimica.
Ora abbiamo gli strumenti. Il computer non ci ha fornito un reattore. Ma ci ha dato una mappa. E per la prima volta la meta sembra raggiungibile.
