Πυρηνική Σύντηξη: Ένας ήλιος σε «κουτί» που παράγει ρεύμα!

Πυρηνική Σύντηξη: Ένας ήλιος σε «κουτί» που παράγει ρεύμα!
Φωτογραφία αρχείου

Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι παντού: από τις συσκευές στα σπίτια µας έως το…. πλάσµα που τροφοδοτεί τις αντιδράσεις σύντηξης και πιθανώς τα τεράστια κοσµικά µαγνητικά πεδία. Αυτό τουλάχιστον υποστηρίζουν επιστήµονες στο εργαστήριο Φυσικής Πλάσµατος του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, οι οποίοι διαπίστωσαν ότι τα ηλεκτρικά ρεύµατα µπορούν να σχηµατιστούν µε τρόπους που δεν ήταν γνωστοί προηγουµένως. Η νέα ανακάλυψη θα µπορούσε να λύσει τα χέρια των ερευνητών στην προσπάθειά τους να «ανάψουν» τους αντιδραστήρες σύντηξης, λύνοντας οριστικά το ενεργειακό πρόβληµα.

Τι είναι, όµως, η τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης; Με απλά λόγια, η αναπαραγωγή των διαδικασιών που διατηρούν στη ζωή κάθε άστρο, όπως τον Ηλιο. Στο εσωτερικό του άστρου µας κάθε δευτερόλεπτο που περνά 620 εκατοµµύρια τόνοι ατόµων υδρογόνου συντήκονται υπό συνθήκες τεράστιας πίεσης και θερµοκρασίας -που φτάνει τα 15 εκατοµµύρια βαθµούς Κελσίουκαι παράγουν 606 εκατοµµύρια µετρικούς τόνους ηλίου. Η διαδικασία αυτή έχει ως αποτέλεσµα την απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας, που κρατά το άστρο µας «ζωντανό».

Η πυρηνική σύντηξη είναι πρακτικά το αντίθετο της σχάσης, της διαδικασίας που χρησιµοποιείται στα πυρηνικά όπλα και τους υφιστάµενους αντιδραστήρες, η οποία συνοδεύεται από την παραγωγή σηµαντικών ποσοτήτων από ραδιενεργά απόβλητα.

Οι προσπάθειες για τη δηµιουργία ενός «ήλιου σε κουτί» ξεκίνησαν τη δεκαετία του 1950, ωστόσο ακόµα δεν έχουν καρποφορήσει. Οι υφιστάµενες διατάξεις πυρηνικής σύντηξης δεν µπορούν να συντηρήσουν τη διαδικασία πέρα από µερικά κλάσµατα του δευτερολέπτου. Επιπλέον, η ενέργεια που καταναλώνουν είναι µεγαλύτερη από αυτή που παράγουν.

Σαν κύμα στη θάλασσα

Τα απρόσµενα ρεύµατα που παρατήρησαν οι επιστήµονες εµφανίζονται στο πλάσµα εντός εγκαταστάσεων σύντηξης, που είναι γνωστές ως αντιδραστήρες Τokamak. Τα ρεύµατα δηµιουργούνται όταν ένας συγκεκριµένος τύπος ηλεκτροµαγνητικού κύµατος, όπως αυτός που εκπέµπεται στους φούρνους µικροκυµάτων, αναδύεται στιγµιαία. Αυτό το κύµα ωθεί τα ήδη κινούµενα ηλεκτρόνια, όπως η θάλασσα σπρώχνει τις σανίδες του σερφ. Ωστόσο οι συχνότητες αυτών των κυµάτων έχουν σηµασία. Οταν η συχνότητα είναι υψηλή, το κύµα κάνει κάποια ηλεκτρόνια να κινηθούν προς τα εµπρός και άλλα προς τα πίσω. Οι δύο κινήσεις αλληλοακυρώνονται και δεν προκύπτει ρεύµα. Ωστόσο, όταν η συχνότητα είναι χαµηλή, τα κύµατα ωθούν προς τα εµπρός τα ηλεκτρόνια και προς τα πίσω τους ατοµικούς πυρήνες - ιόντα, δηµιουργώντας ηλεκτρικό ρεύµα.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν πως µπορούν να δηµιουργούν τέτοια ρεύµατα, όταν το χαµηλής συχνότητας κύµα ανήκει σε µια συγκεκριµένη κατηγορία (ακουστικό κύµα ιόντων, ion acoustic wave) και προσοµοιάζει µε τα ηχητικά κύµατα του αέρα.

Η σηµασία αυτής της ανακάλυψης ξεπερνά τα όρια του εργαστηρίου και απλώνεται µέχρι τον κοσµικό ιστό του Σύµπαντος. Υπάρχουν µαγνητικά πεδία σε διαφορετικές κλίµακες στο Σύµπαν, που δεν ξέρουµε πώς ακριβώς προέκυψαν. Σύµφωνα µε τους ερευνητές, ο µηχανισµός που ανακάλυψαν θα µπορούσε να είχε βοηθήσει στη δηµιουργία κοσµικών µαγνητικών πεδίων. Οι προσπάθειες για την επίτευξη πυρηνικής σύντηξης επιταχύνονται. Τον περασµένο Ιούλιο το µεγαλύτερο έργο πυρηνικής σύντηξης στον κόσµο ξεκίνησε την πενταετή φάση συναρµολόγησης στη Νότια Γαλλία. Πρόκειται για τον αντιδραστήρα ITER, µια επένδυση 20 δισ. ευρώ που θα αντιγράψει τις αντιδράσεις που τροφοδοτούν τον Ηλιο και φιλοδοξεί να αποδείξει ότι η σύντηξη µπορεί να λειτουργήσει σε εµπορική κλίµακα.

Εκατοµµύρια εξαρτήµατα θα χρησιµοποιηθούν για τη συναρµολόγηση του γιγαντιαίου αντιδραστήρα, ο οποίος θα ζυγίζει 23.000 τόνους. Σχεδόν 3.000 τόνοι υπεραγώγιµων µαγνητών, µερικοί βαρύτεροι από ένα επιβατικό αεροσκάφος, θα συνδεθούν µε 200 χιλιόµετρα υπεραγώγιµων καλωδίων, όλα σε περιβάλλον -269 βαθµών Κελσίου, το µεγαλύτερο κρυογονικό εργοστάσιο στον κόσµο. Το έργο έχει χαρακτηριστεί η πιο περίπλοκη µηχανική προσπάθεια στην ιστορία του κόσµου. |

Οπως οι συµβατικοί αντιδραστήρες πυρηνικής σχάσης, η ίδια η διαδικασία δεν παράγει διοξείδιο του άνθρακα που ευθύνεται για το φαινόµενο του θερµοκηπίου. Οι αντιδραστήρες σύντηξης δεν κινδυνεύουν να «λιώσουν», ενώ επιπλέον παράγουν πολύ λιγότερα ραδιενεργά απόβλητα. O ITER θα είναι o πρώτος αντιδραστήρας που θα επιτύχει «αυτοσυντηρούµενη» σύντηξη και αναµένεται να παράγει δέκα φορές περισσότερη θερµότητα από αυτή που θα καταναλώνει, πολύ περισσότερο από οποιαδήποτε προηγούµενη προσπάθεια. Θα χρησιµοποιήσει επίσης σηµαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας όταν λειτουργεί για να τροφοδοτήσει τους υπεραγώγιµους µαγνήτες που κρατάνε το πλάσµα υπό έλεγχο.

Ο Bezos και το έπαθλο

Tο «στοίχηµα», λοιπόν, της πυρηνικής σύντηξης όχι µόνο δεν έχει χαθεί, αλλά οι τεχνολογικές εξελίξεις το επαναφέρουν δυναµικά στο προσκήνιο. Γι’ αυτό και δεν είναι λίγοι αυτοί που δείχνουν διατεθειµένοι να ποντάρουν σε αυτό, µε την προοπτική ασύλληπτων µελλοντικών αποδόσεων. Η πιο χαρακτηριστική περίπτωση είναι η επένδυση ύψους 127 εκατ. δολαρίων του Τζεφ Μπέζος της Amazon στη startup General Fusion, µια εταιρεία που προσπαθεί να φτιάξει τον δικό της αντιδραστήρα Tokamak. Οσο για το έπαθλο για όποιον κόψει πρώτος το νήµα σε αυτόν τον αγώνα για «καθαρή πυρηνική ενέργεια», εκτιµήσεις το ανεβάζουν στο αστρονοµικό ποσό των 10 τρισ. δολαρίων.

*Αναδημοσίευση από τον Φιλελεύθερο που κυκλοφόρησε 26-27 Σεπτεμβρίου