Σημαντικό βήμα προς την επίτευξη πυρηνικής σύντηξης

 

Με δύο άρθρα τους στην επιθεώρηση «Nature» ερευνητές στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι κατάφεραν να πετύχουν μια διεργασίας πυρηνικής σύντηξης που δεν έχει επιτευχθεί ξανά μέχρι σήμερα εξέλιξη που δημιουργεί αισιοδοξία για τη δημιουργία τεχνολογίας που θα παρέχει απεριόριστη και φιλική στο περιβάλλον ενέργεια.

Στα πειράματα που έγιναν στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης στη Καλιφόρνια (NIF) οι ερευνητές κατάφεραν να φτάσουν στο στάδιο του αποκαλούμενου «καυτού πλάσματος». Το καυτό πλάσμα εμφανίζεται όταν οι αντιδράσεις σύντηξης μετατρέπονται στην κύρια πηγή θερμότητας της διαδικασίας αντικαθιστώντας την ενέργεια από εξωτερική πηγή που χρησιμοποιείται για αυτή τη διαδικασία.

Η πυρηνική ενέργεια που παράγεται σήμερα βασίζεται στη διαδικασία της σχάσης όπου ένα βαρύ χημικό στοιχείο διαχωρίζεται για να παραχθούν ελαφρύτερα. Η σύντηξη λειτουργεί αντίστροφα με δύο ελαφρύτερα στοιχεία να ενώνονται για να δημιουργήσουν ένα βαρύτερο. Είναι η διαδικασία που δίνει ενέργεια στον Ήλιο και εδώ και δεκαετίες οι επιστήμονες προσπαθούν να αναπαράξουν και να… τιθασεύσουν ώστε να παράγεται με σταθερό και ασφαλές τρόπο ενέργεια για τα νοικοκυριά αλλά και την ομαλή λειτουργία του ανθρώπινου πολιτισμού. Δεν έχει υπάρξει όμως ακόμη κάποια αξιοσημείωτη πρόοδος σε αυτό τον τομέα.

Το λέιζερ

Οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να πραγματοποιούν τις πυρηνικές αντιδράσεις το πρόβλημα είναι πρέπει να εξάγεις περισσότερη ενέργεια από τη διαδικασία της σύντηξης από εκείνη την ενέργεια που εισάγεις.

Στην εγκατάσταση NIF χρησιμοποιεί ένα πανίσχυρο λέιζερ για να θερμαίνει και να συμπιέζει καύσιμο υδρογόνου μέσα σε μια κάψουλα. Οι 192 δέσμες του λέιζερ παράγουν το υψηλότερο επίπεδο ενέργειας από οποιαδήποτε άλλη συσκευή ή σύστημα παραγωγής ενέργειας στον κόσμο. Οι δέσμες κατευθύνονται σε μια κάψουλα μεγέθους όσο ένας κόκκος πιπεριού που περιέχει δευτέριο και τρίτιο που είναι κάποιες μορφές του υδρογόνου.

Η διαδικασία αυτή συμπιέζει το καύσιμο φέρνοντας το σε μια κατάσταση πυκνότητας 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του μόλυβδου θερμαίνοντας το παράλληλα σε θερμοκρασία 100 εκατ. βαθμών Κελσίου, που είναι μεγαλύτερη από αυτή στο κέντρο του Ήλιου. Θερμαίνοντας τον στόχο με αυτό τον τρόπο παράγεται ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο το οποίο οι επιστήμονες έχουν ονομάσει «πλάσμα».

Στο πλάσμα τα ηλεκτρόνια απογυμνώνονται από τα άτομα που τα αποτελούν και μένουν μόνο οι ατομικοί πυρήνες. Αυτοί μπορούν να συντηχθούν παράγοντας με αυτό τον τρόπο ενέργεια. Όταν οι αντιδράσεις σύντηξης γίνονται η κύρια πηγή θέρμανσης του πλάσματος αντί για την ενέργεια που παρέχει το λέιζερ η θερμότητα αυτή παρέχει με την σειρά της την ενέργεια για περισσότερη σύντηξη.

«Στα πειράματα που κάναμε πετύχαμε κάτι που δεν έχει επιτευχθεί ποτέ μέχρι σήμερα σε κανένα ερευνητικό κέντρο. Τη δημιουργία μιας κατάστασης καυτού πλάσματος όπου εκπέμπεται περισσότερη ενέργεια από την σύντηξη στο καύσιμο από αυτή που απαιτεί η διαδικασία έναρξης των αντιδράσεων σύντηξης» αναφέρει η Άνι Κρίτσερ, φυσικός στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore όπου εδρεύει η εγκατάσταση NIF.

«Πειράματα που γίνονται εδώ και δεκαετίες έχουν καταφέρει να δημιουργήσουν αντιδράσεις σύντηξης χρησιμοποιώντας μεγάλες ποσότητες θερμότητες από εξωτερικές πηγές για να θερμάνουν το πλάσμα. Για πρώτη φορά έχουμε ένα μηχανισμό που η σύντηξη μπορεί από μόνη της να παρέχει το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας. Είναι μια άκρως σημαντική εξέλιξη στην προσπάθεια επίτευξης υψηλών επιδόσεων σύντηξης» αναφέρει ο Άλεξ Ζίλστρα, μέλος της ερευνητικής ομάδας.