Στην «καρδιά» της Προβηγκίας, μερικά από τα λαμπρότερα επιστημονικά μυαλά του πλανήτη δουλεύουν αδιάκοπα για ένα πρόγραμμα που πολλοί χαρακτηρίζουν ως το μεγαλύτερο και πιο φιλόδοξο επιστημονικό πείραμα στον κόσμο.
«Κατασκευάζουμε αναμφισβήτητα την πιο πολύπλοκη μηχανή που έχει σχεδιαστεί ποτέ», εκμυστηρεύεται ο Laban Coblentz.
Το ζητούμενο είναι να αποδείξουμε τη δυνατότητα αξιοποίησης της πυρηνικής σύντηξης -της ίδιας αντίδρασης που τροφοδοτεί τον Ήλιο και τα αστέρια μας- σε βιομηχανική κλίμακα.
Για να γίνει αυτό, κατασκευάζεται στη νότια Γαλλία ο μεγαλύτερος θάλαμος μαγνητικού περιορισμού στον κόσμο, ή Tokamak, για την παραγωγή καθαρής ενέργειας.
Η συμφωνία για το έργο του Διεθνούς Θερμοπυρηνικού Πειραματικού Αντιδραστήρα (ITER) υπεγράφη επίσημα το 2006 από τις ΗΠΑ, την ΕΕ, τη Ρωσία, την Κίνα, την Ινδία και τη Νότια Κορέα στο Μέγαρο των Ηλυσίων στο Παρίσι.
Πλέον, περισσότερες από 30 χώρες συνεργάζονται στην προσπάθεια κατασκευής της πειραματικής συσκευής, η οποία προβλέπεται να ζυγίζει 23.000 τόνους και να αντέχει σε θερμοκρασίες έως και 150 εκατομ. °C όταν ολοκληρωθεί.
«Κατά κάποιον τρόπο, πρόκειται για ένα εθνικό εργαστήριο, μια μεγάλη εγκατάσταση ερευνητικού ινστιτούτου. Αλλά είναι η σύγκλιση των εθνικών εργαστηρίων, στην πραγματικότητα, 35 χωρών», δήλωσε ο Coblentz, επικεφαλής επικοινωνίας του ITER, στο Euronews Next.
Πώς λειτουργεί η πυρηνική σύντηξη;
Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία κατά την οποία δύο ελαφροί ατομικοί πυρήνες συντήκονται για να σχηματίσουν έναν ενιαίο βαρύτερο, δημιουργώντας μια τεράστια απελευθέρωση ενέργειας.
Στην περίπτωση του Ήλιου, τα άτομα υδρογόνου στον πυρήνα του συγχωνεύονται από την τεράστια βαρυτική πίεση.
Εδώ στη Γη, διερευνώνται δύο κύριες μέθοδοι για την παραγωγή σύντηξης.
«Την πρώτη, ίσως την έχετε ακούσει στο National Ignition Facility στις ΗΠΑ», εξήγησε ο Coblentz.
«Παίρνεις ένα πολύ, πολύ μικρό κομμάτι -στο μέγεθος ενός κόκκου πιπεριού- από δύο μορφές υδρογόνου: το δευτέριο και το τρίτιο. Και τα πυροβολείς με λέιζερ. Έτσι, καταφέρνεις το ίδιο πράγμα. Συνθλίβεις την πίεση και προσθέτεις θερμότητα και παίρνεις μια έκρηξη ενέργειας, E = mc². Μια μικρή ποσότητα ύλης μετατρέπεται σε ενέργεια».
Το έργο του ITER επικεντρώνεται στη δεύτερη πιθανή οδό: τη σύντηξη με μαγνητικό περιορισμό.
«Σε αυτή την περίπτωση, έχουμε έναν πολύ μεγάλο θάλαμο, 800 m³, και βάζουμε μια πολύ μικρή ποσότητα καυσίμου -2 έως 3 g καυσίμου, δευτέριο και τρίτιο – και το ανεβάζουμε στους 150 εκατομμύρια βαθμούς μέσω διαφόρων συστημάτων θέρμανσης», δήλωσε ο Laban.
«Αυτή είναι η θερμοκρασία στην οποία η ταχύτητα αυτών των σωματιδίων είναι τόσο υψηλή ώστε αντί να απωθούνται μεταξύ τους με το θετικό τους φορτίο, ενώνονται και συντήκονται. Και όταν συντήκονται, εκπέμπουν ένα σωματίδιο άλφα και ένα νετρόνιο».
Στο tokamak, τα φορτισμένα σωματίδια περιορίζονται από ένα μαγνητικό πεδίο, εκτός από τα υψηλής ενέργειας νετρόνια που διαφεύγουν και χτυπούν το τοίχωμα του θαλάμου, μεταφέρουν τη θερμότητά τους και έτσι θερμαίνουν το νερό που τρέχει πίσω από το τοίχωμα.
Θεωρητικά, η ενέργεια θα μπορούσε να αξιοποιηθεί από τον παραγόμενο ατμό που κινεί μια τουρμπίνα.
«Πρόκειται, αν θέλετε, για τον διάδοχο μιας μακράς σειράς ερευνητικών συσκευών», εξήγησε ο Richard Pitts, ο επικεφαλής του τμήματος του επιστημονικού τμήματος του ITER.
«Ο τομέας ερευνά τη φυσική των τοκαμάκ εδώ και περίπου 70 χρόνια, από τότε που τα πρώτα πειράματα σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν στη Ρωσία στις δεκαετίες του 1940 και του ’50», πρόσθεσε.
Σύμφωνα με τον Pitts, τα πρώτα τοκαμάκ ήταν μικρές, επιτραπέζιες συσκευές.
«Στη συνέχεια, σιγά-σιγά, γίνονται όλο και μεγαλύτερα, επειδή γνωρίζουμε – από τη δουλειά μας σε αυτές τις μικρότερες συσκευές, τις μελέτες μας για την κλιμάκωση το να πηγαίνουμε από το μικρό στο μεγαλύτερο στο μεγαλύτερο – ότι για να έχουμε καθαρή ισχύ σύντηξης πρέπει να κατασκευάσουμε ένα τόσο μεγάλο θάλαμο όσο αυτός», είπε.
Τα πλεονεκτήματα της σύντηξης
Τα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας υπάρχουν από τη δεκαετία του 1950 εκμεταλλευόμενα την αντίδραση της σχάσης, κατά την οποία το άτομο διασπάται σε έναν αντιδραστήρα, απελευθερώνοντας τεράστια ποσότητα ενέργειας κατά τη διαδικασία.
Η σχάση έχει το σαφές πλεονέκτημα ότι είναι ήδη η καθιερωμένη δοκιμασμένη μέθοδος, με περισσότερους από 400 αντιδραστήρες πυρηνικής σχάσης να λειτουργούν σήμερα παγκοσμίως.
Αλλά ενώ οι πυρηνικές καταστροφές ήταν σπάνιο φαινόμενο στην ιστορία, η καταστροφική τήξη του αντιδραστήρα 4 στο Τσερνομπίλ τον Απρίλιο του 1986 αποτελεί ισχυρή υπενθύμιση ότι ποτέ δεν είναι εντελώς ακίνδυνες.
Επιπλέον, οι αντιδραστήρες σχάσης έχουν επίσης να αντιμετωπίσουν την ασφαλή διαχείριση τεράστιων ποσοτήτων ραδιενεργών αποβλήτων, τα οποία συνήθως θάβονται βαθιά στο υπέδαφος σε γεωλογικούς αποθεσιοθαλάμους.
Αντίθετα, ο ITER σημειώνει ότι μια μονάδα σύντηξης παρόμοιας κλίμακας θα παράγει ενέργεια από πολύ μικρότερη ποσότητα χημικών, μόλις μερικά γραμμάρια υδρογόνου.
ΠΗΓΗ: HellasNow
