Ρεκόρ θερμότητας από μια έκρηξη πυρηνικής σύντηξης

Του Ian Sample

Eνα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα έφερε την προοπτική αξιοποίησης της δύναμης των άστρων το νέο επιστημονικό ρεκόρ όσον αφορά την ποσότητα της ενέργειας που απελευθερώνεται σε μια διαρκή αντίδραση πυρηνικής σύντηξης.

Ερευνητές στο Joint European Torus (JET), ένα πείραμα σύντηξης στο Οξφορντσαϊρ της Αγγλίας, παρήγαγαν 59 μεγατζάουλ θερμότητας – ισοδύναμο περίπου 14 κιλών TNT – στη διάρκεια μιας έκρηξης σύντηξης διάρκειας πέντε δευτερολέπτων, ποσότητα υπερδιπλάσια του προηγούμενου ρεκόρ των 21,7 μεγατζάουλ που είχε καταγραφεί στις ίδιες εγκαταστάσεις το 1997.

Ο άθλος που ανακοινώθηκε χθες ακολουθεί περισσότερες από δύο δεκαετίες δοκιμών και βελτιώσεων στο Culham Centre for Fusion Energy και χαιρετίστηκε ως «σημαντικό ορόσημο» στον δρόμο προς τη μετατροπή της πυρηνικής σύντηξης σε μια βιώσιμη πηγή ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.

«Αυτά τα σημαντικά αποτελέσματα μας φέρνουν ένα τεράστιο βήμα πιο κοντά στην κατάκτηση μιας από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον τομέα της επιστήμης και της μηχανικής», δήλωσε ο καθηγητής Ιαν Τσάπμαν, διευθύνων σύμβουλος της βρετανικής Υπηρεσίας Ατομικής Ενέργειας. «Είναι σαφές πως πρέπει να κάνουμε ουσιαστικές αλλαγές προκειμένου να αντιμετωπίσουμε τα αποτελέσματα της κλιματικής αλλαγής και η πυρηνική σύντηξη προσφέρει τόσο πολλές δυνατότητες».

Το JET, το οποίο έχει σχήμα δαχτυλιδιού, είναι κατασκευασμένο έτσι ώστε να περιέχει πλάσματα ή ηλεκτρικά φορτισμένα αέρια, που θερμαίνονται στους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, μια θερμοκρασία δέκα φορές υψηλότερη από εκείνη στο κέντρο του Ηλιου.

Σε τόσο ακραίες θερμοκρασίες, οι ατομικοί πυρήνες μπορούν να συντηχθούν ώστε να σχηματίσουν νέα στοιχεία και να απελευθερώσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Οι ίδιες αντιδράσεις σύντηξης τροφοδοτούν τον Ηλιο, σε σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες όμως, διότι τα άστρα έχουν βοηθό τη βαρύτητα.

Τα πειράματα στο JET έχουν επικεντρωθεί στο κατά πόσο η πυρηνική σύντηξη είναι δυνατή με ένα καύσιμο βασισμένο σε δύο ισότοπα υδρογόνου, γνωστά ως δευτέριο και τρίτιο, που συνδυάζονται σχηματίζοντας αέριο ήλιο. Τα τελευταία αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι είναι, και προσφέρουν, μια κρίσιμης σημασίας επιβεβαίωση στο Iter, ένα μεγαλύτερο σχέδιο πυρηνικής σύντηξης που κατασκευάζεται στη Νότια Γαλλία. Το Iter έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει την καύση καυσίμου δευτερίου – τριτίου το 2035 και να παράγει τελικά περισσότερη θερμότητα από εκείνη που χρειάζεται προκειμένου να διατηρεί το πλάσμα του σε υψηλή θερμοκρασία.

Αν όλα πάνε κατ’ ευχήν με το Iter, το επόμενο βήμα είναι η κατασκευή ενός ευρωπαϊκού ηλεκτροπαραγωγικού σταθμού επίδειξης, που θα παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από εκείνη που θα χρησιμοποιεί και θα είναι συνδεδεμένο με το ηλεκτρικό δίκτυο. Η προοπτική της ενέργειας από πυρηνική σύντηξη είναι βαθιά ελκυστική διότι δεν απελευθερώνει αέρια του θερμοκηπίου και ένα κιλό καυσίμου σύντηξης εμπεριέχει περίπου δέκα φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι ένα κιλό άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου.

Παρότι το δευτέριο είναι διαθέσιμο σε αφθονία στο νερό της θάλασσας, το τρίτιο είναι εξαιρετικά σπάνιο και παράγεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Οι μελλοντικοί ηλεκτροπαραγωγικοί σταθμοί πυρηνικής σύντηξης – συμπεριλαμβανομένου του Iter – αναμένεται να παράγουν το δικό τους καύσιμο τριτίου χρησιμοποιώντας νετρόνια υψηλής ενέργειας, που απελευθερώνονται όταν το δευτέριο και το τρίτιο συντήκονται, για τη διάσπαση του κοινού μετάλλου λίθιο σε τρίτιο και ήλιο.