Γιατί αποτελεί επανάσταση η πυρηνική σύντηξη μέσω της χρήσης λέιζερ – Τι πέτυχαν Αμερικανοί επιστήμονες

21:00 13/12/2022 - Πηγή: Novasports

Η αμερικανική κυβέρνηση ετοιμάζεται ανακοινώσει σήμερα ένα “τεράστιο επιστημονικό επίτευγμα” στον τομέα της πυρηνικής σύντηξης, η οποία θεωρείται εφικτή εναλλακτική στους σύγχρονους πυρηνικούς σταθμούς και θα μπορούσε μία μέρα να κάνει την επανάσταση στην παραγωγή ενέργειας στην Γη.

Το αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας θα ανακοινώσει, σύμφωνα με πληροφορίες, ότι επιστήμονες του Lawrence Livermore National Laboratory στην Καλιφόρνια επέτυχαν να δημιουργήσουν πυρηνική σύντηξη μέσω της χρήσης λέιζερ.

Η πυρηνική σύντηξη φιλοδοξεί να αναπαραγάγει ό,τι συμβαίνει στον πυρήνα του Ηλιου

και θεωρείται από τους υποστηρικτές της η ενέργεια του μέλλοντος, διότι δεν παράγει παρά λίγα απόβλητα -και αυτά σαφώς πολύ λιγότερο ραδιενεργά σε σχέση με έναν κλασικό πυρηνικό σταθμό – και καθόλου αέρια που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Το ακριβές περιεχόμενο της αμερικανικής ανακοίνωσης δεν είναι γνωστό, αλλά οι πληροφορίες που έχουν διαρρεύσει προκαλούν ήδη ενθουσιασμό στην παγκόσμια, επιστημονική κοινότητα.

Σύμφωνα με τους Financial Times, οι ερευνητές του Lawrence Livermore National Laboratory κατόρθωσαν για πρώτη φορά να παραγάγουν καθαρό κέρδος (gain net) ενέργειας χάρη στην πυρηνική σύντηξη. Δηλαδή να παραγάγουν περισσότερη ενέργεια από την ποσότητα που χρησιμοποιήθηκε για να προκαλέσει την αντίδραση.

Αν επιβεβαιωθεί, “θα πρόκειται για τεράστιο επίτευγμα, πηγή τεράστιου ενθουσιασμού”, σχολίασε ο Τζέρεμι Τσίνεντεν, καθηγητής Φυσικής του Imperial College του Λονδίνου. “Αποδεικνύει ότι ο επιδιωκόμενος επί τόσο καιρό στόχος, το Γκράαλ της σύντηξης, μπορεί να γίνει πραγματικότητα”.

Οι πυρηνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν την σχάση, την διάσπαση του πυρήνα ενός βαρέος ατόμου, η οποία απελευθερώνει ενέργεια. Η πυρηνική σύντηξη, αντίθετα, προκαλεί την σύντηξη δύο ελαφρών πυρήνων για τον σχηματισμό ενός βαρύτερου πυρήνα.

Η αντίδραση αυτή είναι που τροφοδοτεί τα αστέρια, όπως είναι ο Ηλιος. Χάρη στις συνθήκες ακραίας θερμότητας και πίεσης που κυριαρχούν εκεί, τα άτομα του υδρογόνου ενώνονται για να σχηματίσουν βαρύτερα άτομα ηλίου, εκλύοντας κολοσσιαία ποσότητα θερμικής ενέργειας.

Στην Γη, αυτή η διαδικασία μπορεί να επιτευχθεί με την βοήθεια πανίσχυρων λέιζερ.

Στο National Ignition Facility (NIF), που ανήκει στο εργαστήριο της Καλιφόρνιας, 192 λέιζερ είναι στραμμένα προς έναν στόχο μεγέθους δακτυλήθρας, όπου είναι τοποθετημένα τα ελαφρά άτομα υδρογόνου προς σύντηξιν.

Σύμφωνα με τους Financial Times, οι επιστήμονες κατόρθωσαν να παραγάγουν περί τα 2,5 mégajoules ενέργειας, δηλαδή περί 120% των 2,1 mégajoules που χρησιμοποιήθηκαν από τα λέιζερ.

Ενα τέτοιο αποτέλεσμα θα αποτελούσε απόδειξη μίας αρχής της Φυσικής επί της οποίας οι επιστήμονες εργάζονται εδώ και δεκαετίες.

Η σύντηξη παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την σχάση: δεν υπάρχει κανένα ρίσκο πυρηνικού ατυχήματος και τα απόβλητα που δημιουργούνται είναι πολύ λιγότερα.

Η διαδικασία δεν εκλύει κανένα αέριο που είναι υπεύθυνο για το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Ωστόσο, ο δρόμος μέχρι την αξιοποίηση της μεθόδου της πυρηνικής σύντηξης σε βιομηχανική και εμπορική κλίμακα είναι μακρύς.

“Για να μετατρέψουμε την σύντηξη σε πηγή ενέργειας, θα πρέπει να αυξήσουμε ακόμη το κέρδος της ενέργειας”, προειδοποιεί ο Τζέρεμι Τσίτεντεν. “Θα πρέπει επίσης να βρούμε τρόπο αναπαραγωγής του ίδιου αποτελέσματος με μεγάλη συχνότητα και πολύ φθηνότερα, πριν να είμαστε σε θέση να κατασκευάσουμε έναν σταθμό παραγωγής”.

Αυτό μπορεί να χρειασθεί είκοσι έως τριάντα χρόνια, δηλώνει ο Ερίκ Λεφέμπρε, επικεφαλής του προγράμματος των πειραμάτων με λέιζερ τού γαλλικού Commissariat à l’énergie atomique (CEA).

Και άλλα προγράμματα πυρηνικής σύντηξης βρίσκονται σε ανάπτυξη, κυρίως το διεθνές πρόγραμμα ITER, που βρίσκεται υπό κατασκευήν στο Κανταράς της Γαλλίας. Αντί των λέιζερ, εδώ θα χρησιμοποιηθεί η τεχνική τoυ μαγνητικού εγκλωβισμού: άτομα υδρογόνου θα θερμαίνονται σε έναν γιγάντιο αντιδραστήρα, όπου θα εγκλωβίζονται με την βοήθεια πανίσχυρων μαγνητών που θα δημιουργούν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Η διεθνής συνεργασία για την πυρηνική σύντηξη είναι ευρεία. Στο γαλλικό πρόγραμμα συμμετέχουν η Κίνα, η Ευρωπαϊκή Ενωση, η Ινδία, η Ιαπωνία, η Νότια Κορέα, η Ρωσία και οι Ηνωμένες Πολιτείες.

Πηγή: THETOC