Πειραματικός αντιδραστήρας σύντηξης μπήκε στην πρίζα στη Βρετανία

Η Βρετανία έθεσε σε λειτουργία έναν αναβαθμισμένο, πειραματικό αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης, ο οποίος υπόσχεται να μειώσει τον όγκο και το κόστος των εργοστασίων που θα παράγουν μια μέρα ανεξάντλητη, καθαρή ενέργεια.

Τα σημερινά πυρηνικά εργοστάσια βασίζονται σε αντιδράσεις σχάσης, κατά τις οποίες βαριά στοιχεία όπως το ουράνιο-235 διασπώνται σε ελαφρύτερα στοιχεία απελευθερώνοντας ταυτόχρονα ενέργεια.

Οι αντιδραστήρες σύντηξης ουσιαστικά ακολουθούν την αντίθετη διαδικασία, κατά την οποία δύο ελαφρά στοιχεία (ισότοπα υδρογόνου) ενώνονται και σχηματίζουν ένα βαρύτερο στοιχείο (ήλιο).

Μέχρι σήμερα πάντως κανένας αντιδραστήρας σύντηξης δεν έχει καταφέρει να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνει. Μεγάλες ποσότητες ενέργειας απαιτούνται προκειμένου να διατηρείται το υδρογόνο υπό μορφή πλάσματος (ιονισμένου αερίου) σε θερμοκρασίες πιο υψηλές από ό,τι ακόμα και στον πυρήνα του Ήλιου, ο οποίος επίσης παράγει ενέργεια με σύντηξη υδρογόνου.

Τόκαμακ

Το νέο πειραματικό σύστημα της Βρετανίας, με την ονομασία Mast Upgrade, αναπτύχθηκε την τελευταία επταετία στο Κάλαμ του Όξφορντσαϊρ με κόστος 55 εκατομμύρια στερλίνες. Στόχος, η δοκιμή ενός νέου σχεδιασμού που ονομάστηκε «σφαιρικό τόκαμακ».

Οι πειραματικοί αντιδραστήρες τόκαμακ έχουν σχήμα ντόνατ και χρησιμοποιούν ισχυρά μαγνητικά πεδία για να κρατούν το πλάσμα στο εσωτερικό τους χωρίς το υπέρθερμο αέριο να έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα του αντιδραστήρα. Το υδρογόνο θερμαίνεται συνήθως με μικροκύματα και δέσμες σωματιδίων.

Στην περίπτωση του Must Upgrade, η κεντρική οπή του ντόνατ έχει συρρικνωθεί όσο γίνεται περισσότερο και ο αντιδραστήρας μοιάζει περισσότερο με μήλο από το οποίο έχει αφαιρεθεί ο πυρήνας.

Το εσωτερικό του σφαιρικού τόκαμακ. Τα τοιχώματα θα έλιωναν αν έρχονταν σε επαφή με το υπέρθερμο πλάσμα (John Lawrence).

Οι σχεδιαστές του συστήματος ελπίζουν ότι το σφαιρικό σχήμα θα αυξήσει τη σταθερότητα του πλάσματος ενώ παράλληλα απλοποιεί τον σχεδιασμό και επομένως ρίχνει το κόστος. Ο πρώτος πειραματικός αντιδραστήρας αυτού του είδους στη Βρετανία, με την ονομασία Mast, τέθηκε σε λειτουργία το 1999, πλέον όμως έχει αναβαθμιστεί με νέες τεχνολογίες για την άντληση θερμότητας καθώς και άλλες βελτιώσεις.

O Mast Upgrade τέθηκε σε λειτουργία στο Κέντρο Ενέργειας Σύντηξης του Όξφορντσαϊρ, όπου λειτουργεί και ένα δεύτερο πειραματικό σύστημα, με την ονομασία Jet, βασισμένο σε συμβατικό τόκαμακ σε σχήμα ντόνατ.

Το Jet αποτέλεσε τη βάση για τον Διεθνή Πειραματικό Θερμοπυρηνικό Αντιδραστήρα (ITER), ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά πειράματα του κόσμου, ο οποίος κατασκευάζεται στο Κανταράς της Γαλλίας με την προοπτική να τεθεί σε λειτουργία την επόμενη δεκαετία.

Ακόμα κι αν ο ITER αποδειχθεί επιτυχής, το νέο βρετανικό πείραμα θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικές βελτιώσεις.