Προσθήκη σχολίου (62 σχόλια)

Το όραμα παραγωγής ενέργειας μέσω της πυρηνικής σύντηξης βρίσκεται στα πρόθυρα της υλοποίησής του, σύμφωνα με μία νέα αμερικανική πρωτοβουλία η οποία έχει στόχο μέσα στην επόμενη 25ετία να δημιουργήσει την πρώτη λειτουργική ηλεκτροπαραγωγική μονάδα.

Το σχέδιο αυτό, αποτέλεσμα της συνεργασίας επιστημόνων από το ΜΙΤ με την ιδιωτική εταιρεία Commonwealth Fusion Systems, υιοθετεί μία ριζικά διαφορετική προσέγγιση, με σκοπό τη μετατροπή της σύντηξης από ένα δαπανηρό επιστημονικό πείραμα σε μία εμπορικά βιώσιμη πηγή ενέργειας.

Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα σκοπεύει να χρησιμοποιήσει μια νέα κατηγορία υπεραγωγών υψηλής τεχνολογίας, που θα της επιτρέψει να δημιουργήσει τον πρώτο παγκοσμίως αντιδραστήρα σύντηξης ο οποίος θα παράγει περισσότερη ενέργεια από όση χρειάζεται για να πραγματοποιούν οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης.

Ο Bob Mumgaard, CEO της εταιρείας Commonwealth Fusion Systems, που προσήλκυσε κεφάλαια 50 εκατομμύριων δολαρίων γι’ αυτό το πρότζεκτ από τον ιταλικό ενεργειακό κολοσσό Eni, δήλωσε: «Η ιδέα μας είναι να επιτύχουμε τη λειτουργία ενός εργοστασίου παραγωγής ενέργειας έγκαιρα για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής».

«Καθαρή» παραγωγή ενέργειας από μία ανεξάντλητη πηγή

Η υπόσχεση που θέτει η σύντηξη, για την κάλυψη των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών, είναι πολλαπλή: πρόκειται για μία τεχνολογία παραγωγής ενέργειας που δεν περιλαμβάνει καύση και εκπομπές άνθρακα.

Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα ή τα «καύσιμα» για τις αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης, όπως το ουράνιο, «πρώτη ύλη» στην πυρηνική σύντηξη είναι το υδρογόνο, το οποίο είναι πρακτικά ανεξάντλητο.

Επίσης, οι αντιδράσεις σύντηξης δεν προκαλούν την παραγωγή αερίων του θερμοκηπίου, όπως στην περίπτωση των ορυκτών καυσίμων, είτε ραδιενεργά απόβλητα, όπως συμβαίνει με τους συμβατικούς αντιδραστήρες σχάσης.

Αντιγραφή της λειτουργίας του Ήλιου

Με τα σημερινά δεδομένα, θετικά αποτελέσματα αναμένονται στην επόμενη 30ετία, αλλά η ομάδα επιστημόνων του ΜΙΤ πιστεύει ότι θα επιταχυνθούν οι εξελίξεις με τη χρήση νέων υπεραγώγιμων υλικών, προκειμένου να δημιουργήσουν υπερισχυρούς μαγνήτες, ένα από τα βασικά συστατικά του αντιδραστήρα σύντηξης.

Ο καθηγητής φυσικής στο York University, Howard Wilson, δήλωσε: «Το εντυπωσιακό στοιχεία σε αυτό το πρότζεκτ είναι οι μαγνήτες που θα δημιουργούν τα ισχυρά πεδία».

Η βασική ιδέα πίσω από τη σύντηξη είναι η «ένωση» ελαφρύτερων στοιχείων προκειμένου να δημιουργηθούν βαρύτερα και, με αυτό τον τρόπο, να παραχθεί ενέργεια. Όταν στα άτομα υδρογόνου ασκηθεί πολύ ισχυρή πίεση, αυτά ενώνονται για να δημιουργήσουν το στοιχείο ήλιο, απελευθερώνοντας κατά τη διαδικασία αυτή μεγάλες ποσότητες ενέργειας.

Εντούτοις αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από θετικό ισοζύγιο ενέργειας αποκλειστικά σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, εκατοντάδων εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου – υψηλότερες από αυτές που επικρατούν στον πυρήνα του Ήλιου και τις οποίες κανένα στερεό υλικό δεν μπορεί να αντέξει.

Προκειμένου να το αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ισχυρά μαγνητικά πεδία για να συγκρατούν το θερμό πλάσμα – δηλαδή το αέριο «ρευστό» από πυρήνες και ηλεκτρόνια υδρογόνου– ώστε να μην έρθει σε επαφή με κάποιο μέρος του θαλάμου του αντιδραστήρα.

Μαγνήτες από νέα υπεραγώγιμα υλικά

Ένα νέο υλικό υπεραγωγών – μια λωρίδα χάλυβα καλυμμένη από μια χημική ένωση που αποκαλείται οξείδιο του υττρίου-βάριου-χαλκού ή YBCO - επέτρεψε στους επιστήμονες να δημιουργήσουν πιο μικρούς και ισχυρούς μαγνήτες. Και αυτό, δυνητικά μειώνει την ποσότητα της ενεργείας που χρειάζεται για την πρόκληση μιας αντίδρασης σύντηξης.

“Πρόκειται για μία σημαντική ιστορική στιγμή: η πρόοδος στους υπεραγώγιμους μαγνήτες έχουν φέρει την παραγωγή ενέργειας από σύντηξη στο δυνητικό όριο της εφικτής προοπτικής”, σημειώνει στο MIT News ο L. Rafael Reif, πρόεδρος του ιδρύματος.

Το πείραμα σύντηξης που θα κάνει η ομάδα, το οποίο έχει ονομάσει Sparc, θα έχει πολύ μικρότερη κλίμακα, για την ακρίβεια 1/65, από αυτό που πρόκειται να διεξαγάγει η διεθνής κοινοπραξία επιστημόνων στο Κανταράς της Γαλλίας, κατασκευάζονται εκεί τον αντιδραστήρα ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).

Ο πειραματικός αντιδραστήρας του Sparc είναι σχεδιασμένος να δημιουργεί περίπου 100 MW θερμότητας. Και παρόλο που δεν θα τη μετατρέπει σε ηλεκτρισμό, θα παραγάγει, με παλμούς συχνότητας 10 δευτερολέπτων, τόση ενέργεια ώστε να καλυφθούν οι ανάγκες μιας μικρής πόλης.

Μεγάλο βήμα για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής

Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι η παραγόμενη ενέργεια θα είναι υπερδιπλάσια από αυτήν που θα χρειαστεί για να θερμανθεί το πλάσμα. Έτσι, θα προκληθεί καθαρά θετικό ενεργειακό ισοζύγιο από την σύντηξη – κάτι που θα αποτελέσει το υπέρτατο τεχνικό επίτευγμα.

Η καθηγήτρια του ΜΙΤ Maria Zuber, η οποία συμμετέχει στην έρευνα, δηλώνει ότι η επιτυχία του πρότζεκτ θα αποτελέσει ένα μεγάλο βήμα στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. «Εάν επιτύχουμε, θα μεταμορφωθούν τα ενεργειακά συστήματα σε παγκόσμια κλίμακα», συμπληρώνει.

Σύμφωνα με τον Dennis Whyte, επιστήμονα από το ΜΙΤ που επίσης παίρνει μέρος στην ομάδα, το πρότζεκτ θα ξεκινήσει από την ανάπτυξη των μαγνητών, που αποτελούν και το «κλειδί» για το σχέδιο του αντιδραστήρα, ώστε μέσα σε 3 χρόνια να έχουν σαφή εικόνα για το αν η ιδέα τους λειτουργεί όντως στην πράξη.

Αν με την πειραματική διάταξη οι επιστήμονες πετύχουν τις επιθυμητές επιδόσεις, θα προχωρήσουν στην κατασκευή του επόμενου πρωτότυπου – αυτή τη φορά ενός αντιδραστήρα πλήρους κλίμακας, με ισχύ 200 MW.


Guardian
Futurism
ScienceAlert

  • Like 1