Πυρηνική Σύντηξη: Το Άγιο Δισκοπότηρο Ίσως δεν Απέχει Πολύ Πλέον

Του Κλάιβ Κούκσον

Η χρήση της ενέργειας του ηλίου, μέσω των ηλιακών θερμικών ή των φωτοβολταϊκών συστημάτων είναι μια τεχνολογία που εφαρμόζεται ήδη εμπορικά σε ευρεία κλίμακα. Μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση όμως, είναι να αναπαράγουμε στη Γη την πυρηνική σύντηξη που τροφοδοτεί τον ήλιο.

Αν και ορισμένοι επιστήμονες συνεχίζουν να εργάζονται πάνω σε συσκευές σύντηξης μικρής κλίμακας – στον απόηχο του αμφιλεγόμενου πειράματος «ψυχρής σύντηξης» των Φλάισμαν και Πονς 20 χρόνια πριν – οι περισσότεροι επικεντρώνονται σε μεγάλης κλίμακας έρευνα.

Οι ειδικοί συμφωνούν ότι προκειμένου να αποκομίσει κανείς ενέργεια μέσω της ελεγχόμενης σύντηξης, ακραίες θερμοκρασίες και πίεση χρειάζονται, οι οποίες θα συνενώσουν τους πυρήνες των ατόμων. Στην πορεία, απελευθερώνονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας, όπως συμβαίνει στο εσωτερικό του ηλίου, αλλά και στη βόμβα υδρογόνου (με τρόπο ανεξέλεγκτο).

Η έρευνα δίνει έμφαση σε δύο βασικές προσεγγίσεις, εξίσου πολυέξοδες. Η μια είναι η μαγνητική σύντηξη: Η θέρμανση ιόντων υδρογόνου στους 100 εκατ. βαθμούς Κελσίου, τα οποία βρίσκονται εντός ενός αντιδραστήρα σε σχήμα ντόνατ με πανίσχυρους μαγνήτες. Η δεύτερη είναι η σύντηξη μέσω λέιζερ, δηλαδή η στόχευση μιας μικρής ποσότητας στερεού υδρογόνου με μια ισχυρή συστοιχία λέιζερ.

Η βασική εγκατάσταση για την έρευνα στη μαγνητική σύντηξη είναι ο αντιδραστήρας Iter, δηλαδή ο Αντιδραστήρας Θερμοπυρηνικής Ενέργειας, του οποίου το ακρωνύμιο σημαίνει «η οδός» στα λατινικά. Το σχέδιο είναι το προϊόν συνεργασίας της Ε.Ε., της Κίνας, της Ιαπωνίας, της Νότιας Κορέας, των ΗΠΑ, της Ρωσίας και της Ινδίας. Η Ευρωπαϊκή Ένωση, η οποία θα φιλοξενήσει τον αντιδραστήρα στο Κανταράς της Γαλλίας, καταβάλει και το 45% του κόστους, το οποίο αρχικά υπολογιζόταν περίπου στα 4 δις ευρώ για την κατασκευή, αλλά τελικά αυξήθηκε στα 8 δις. Η υλοποίηση του έργου αναμένεται να αρχίσει το 2018 και ο αντιδραστήρας θα ξεκινήσει να λειτουργεί κανονικά το 2026.

Στο μεταξύ, μικρότεροι αντιδραστήρες αυτού του είδους λειτουργούν σε διάφορες χώρες, όπως ο KStar στη Νότια Κορέα και ο Jet στη Βρετανία, συλλέγοντας χρήσιμες πληροφορίες και για τον Iter. Το μέγεθος του τελευταίου θα είναι 10μ σε ύψος, ενώ στο εσωτερικό του θα συγκρατείται από υπεραγώγιμους μαγνήτες το πλάσμα δύο ισοτόπων του υδρογόνου, δηλαδή δευτέριου και τρίτιου. Σε θερμοκρασίες εκατομμυρίων βαθμών, οι πυρήνες τους θα συνενωθούν σχηματίζοντας ήλιο, απελευθερώνοντας νετρόνια και μεγάλες ποσότητες θερμότητας.

Ο Iter θα επιχειρήσει να παράγει ένα καυτό υλικό με αυτοτροφοδοτούμενη σύντηξη η οποία θα διαρκεί 10 λεπτά και θα έχει ισχύ 500MW. Με άλλα λόγια, δεν είναι σχεδιασμένος ως ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας, αλλά ως πεδίο δοκιμής. Ο στόχος της σταθερής παραγωγής θα ανατεθεί στον διάδοχό του, τον Demo, ο οποίος με βάση τις πιο αισιόδοξες προβλέψεις θα ξεκινήσει να κατασκευάζεται στη δεκαετία του 2030 και θα είναι σε θέση να λειτουργήσει στη δεκαετία του 2040. Η εφαρμογή της τεχνολογίας σε εμπορική κλίμακα θα αργήσει ακόμα περισσότερο. Η υπόσχεση του Iter είναι πάντως τίποτα λιγότερο από μια εποχή όπου «η ανθρωπότητα θα καλύπτει ένα σημαντικό μέρος των ενεργειακών αναγκών της με μια ανεξάντλητη, περιβαλλοντικά ουδέτερη και άφθονη πηγή».

Η εναλλακτική λύση, αυτή της σύντηξης μέσω λέιζερ απέχει επίσης πολύ χρονικά. Η δοκιμαστική εγκατάσταση βρίσκεται στο Εργαστήριο Λόρενς Λάιβμορ της Καλιφόρνια και ονομάζεται National Ignition Facility. Το NIF κατασκευάστηκε από τις ΗΠΑ τα τελευταία 10 χρόνια με κόστος 4 δις δολάρια. Έχει διπλή χρήση, καθώς εκτός από την ενέργεια, ωφελεί και για δοκιμές πυρηνικών όπλων δίχως την ανάγκη για έκρηξη.

Το πιο ισχυρό σύστημα λέιζερ του κόσμου θα έχει 192 ακτίνες, οι οποίες θα επικεντρώνονται σε ένα μικρό σβόλο παγωμένου υδρογόνου. Αν όλα πάνε καλά, ο σβόλος αυτός θα καεί στιγμιαία σαν ένα μικροσκοπικό άστρο. Οι δοκιμές στο λέιζερ βαίνουν καλώς και φέτος ενδέχεται να χρησιμοποιηθούν και οι πρώτοι στόχοι. Στο μεταξύ, στην Ευρώπη σχεδιάζεται το High Power laser Energy Research facility (HiPER), το οποίο θα λειτουργεί με βάση τα ίδια κριτήρια, αλλά με σκοπό καθαρά ερευνητικό. Η κατασκευή του αναμένεται να αρχίσει αυτή τη δεκαετία ώστε να ολοκληρωθεί στις αρχές της επόμενης.

Είναι αντιληπτό ότι το βήμα από τα ερευνητικά εργαστήρια μέχρι την υλοποίηση ενός κανονικού σταθμού εμπορικής κλίμακας, είναι αρκετά μεγάλο. Επίσης δεν είναι βέβαιο ποια από τις δύο προσεγγίσεις θα παράγει τα καλύτερα αποτελέσματα, για αυτό και η επιστημονική κοινότητα δεν βάζει όλα τα αυγά της στο ίδιο καλάθι. Οι επικριτές της πυρηνικής σύντηξης πάντοτε έλεγαν ότι είναι μια τεχνολογία που απέχει 50 χρόνια και πράγματι ανεξαρτήτως της οδού, η εμπορική εφαρμογή απέχει ακόμη περισσότερο. Τα εγγόνια μας όμως θα δουν ότι άξιζε την αναμονή.

(από τους Financial Times, 18/1/2010)

Advertisements

~ από jammamon στο Ιανουαρίου 19, 2010.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

 
Αρέσει σε %d bloggers: