Πόσο κοντά είμαστε στην πυρηνική σύντηξη

Πόσο κοντά είμαστε στην πυρηνική σύντηξη

tokamakenergy.co.uk

Οι προοπτικές για την επίτευξη της (βιώσιμης) παραγωγής ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης έχουν βελτιωθεί σημαντικά, σύμφωνα με ειδικούς του χώρου, αναφέρει το BBC.

Η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου πρόσφατα ανακοίνωσε επένδυση ύψους 200 εκατομμυρίων λιρών για την παροχή ενέργειας από αντιδραστήρα σύντηξης ως το 2040. Παράλληλα, εταιρείες και κυβερνήσεις είπαν στο βρετανικό δίκτυο πως σκοπεύουν να έχουν μοντέλα επίδειξης έτοιμα μέσα σε διάστημα πέντε ετών- ωστόσο ειδικοί εκτιμούν πως υπάρχουν ακόμα σημαντικά εμπόδια.

Καθώς τα κόστη της ηλιακής και της αιολικής ενέργειας μειώνονται, δεν είναι λίγοι αυτοί που θεωρούν πως οι συγκεκριμένες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι πιο οικονομικές και «εύκολες» οδοί για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας σε σχέση με μια τεχνολογία που δεν έχει δοκιμαστεί ακόμα, όπως η σύντηξη.

Η τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης είναι στην ουσία η απόπειρα αναπαραγωγής των διαδικασιών που συμβαίνουν στον ήλιο και στα άλλα άστρα. Διαφέρει σημαντικά από την πυρηνική σχάση, η οποία έχει αποδειχτεί ιδιαίτερα δαπανηρή, ενώ παράγει μεγάλες ποσότητες ραδιενεργών αποβλήτων και προκαλεί ανησυχία για την εξάπλωση των πυρηνικών όπλων.

Κάθε δευτερόλεπτο, εκατομμύρια τόνοι ατόμων υδρογόνου συγκρούονται υπό συνθήκες τεράστιας πίεσης και θερμοκρασίας στον ήλιο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση των δεσμών τους, και την ένωση (σύντηξή τους) για τη δημιουργία ηλίου. Η ηλιακή σύντηξη παράγει τεράστιες ποσότητες θερμότητας και φωτός.

Επί σειρά δεκαετιών, επιστήμονες προσπαθούν να αναπαράγουν αυτή τη διαδικασία στη Γη, ή να «φτιάξουν έναν ήλιο μέσα σε ένα κουτί», όπως έχει ειπωθεί. Η βασική ιδέα είναι η θέρμανση ενός είδους αερίου υδρογόνου σε πάρα πολύ υψηλό επίπεδο θερμοκρασίας, μέχρι να δημιουργήσει πλάσμα, το οποίο ελέγχεται με ισχυρούς μαγνήτες μέχρι να υπάρξει σύντηξη των ατόμων και να απελευθερωθεί ενέργεια.

Η μέθοδος αυτή μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ενέργειας με χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα, που παράγει πολύ λιγότερα απόβλητα και δεν συνεπάγεται τον κίνδυνο εκρήξεων. Για να γίνει πραγματικότητα, χώρες έχουν ενώσει τις προσπάθειές τους σε ένα μεγάλο διεθνές εγχείρημα, ονόματι ITER.

Στο ITER συμμετέχουν 35 χώρες και αυτή τη στιγμή είναι στο στάδιο της κατασκευής ένας μεγάλος αντιδραστήρας δοκιμών στη νότια Γαλλία. Σκοπός είναι η παραγωγή πλάσματος να αρχίσει το 2025. Ωστόσο από εκεί και πέρα η πορεία θεωρείται δύσκολη, ενώ το Iter επίσης έχει αντιμετωπίσει καθυστερήσεις και υψηλότερα του αναμενομένου έξοδα, οπότε, σύμφωνα με το BBC, είναι μάλλον απίθανο να έχει έτοιμο αντιδραστήρα σύντηξης δοκιμών ακόμα και το 2050.

Μέχρι να αρχίσει τη λειτουργία του το 2025 το ITER, το Joint European Torus (Jet) στο Ηνωμένο Βασίλειο παραμένει το μεγαλύτερο πείραμα σύντηξης στον κόσμο. Έχει εξασφαλισμένη χρηματοδότηση μέχρι τα τέλη του 2020 από την ΕΕ, ωστόσο το τι θα συμβεί μετά (δεδομένου και του Brexit) παραμένει ασαφές. Πάντως, η βρετανική κυβέρνηση πρόσφατα ανακοίνωσε χρηματοδότηση ύψους 220 εκατ. λιρών για τον σχεδιασμό ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας από σύντηξη σε επίπεδο concept μέχρι το 2040. Μέσα στα επόμενα τέσσερα χρόνια, ερευνητές στο Κάλαμ του Όξφορντσαϊρ θα αναπτύξουν σχέδια για έναν σταθμό ονόματι Step (Spherical Tokamak for Energy Production).

Η πιο γνωστή προσέγγιση στη σύντηξη περιλαμβάνει έναν θάλαμο κενού σχήματος ντόνατ, το Tokamak. Το αέριο υδρογόνου θερμαίνεται στους 100 εκατ. βαθμούς Κελσίου και γίνεται πλάσμα. Ισχυροί μαγνήτες το περιορίζουν και το κατευθύνουν μέχρι να επιτευχθεί σύντηξη. Στη Μ. Βρετανία ερευνητές ανέπτυξαν μια διαφορετική μορφή Tokamak, που θυμίζει περισσότερο πυρήνα μήλου παρά ντόνατ: Πρόκειται για το σφαιρικό Tokamak, που είναι πιο συμπαγές, οπότε ανοίγει τον δρόμο για δημιουργία εγκαταστάσεων σε πόλεις.

Πέρα από το ITER, και άλλοι «παίκτες» δραστηριοποιούνται στον τομέα- μεταξύ των οποίων και η Κίνα, η Ινδία, η Ρωσία και οι ΗΠΑ. Η Ευρωπαϊκή Τράπεζα Επενδύσεων χρηματοδοτεί ένα ιταλικό πρόγραμμα για παραγωγή ενέργειας από σύντηξη ως το 2050, ενώ δεν είναι λίγες και οι ιδιωτικές εταιρείες που καταβάλλουν προσπάθειες. Μεταξύ αυτών είναι η First Light, που προέρχεται από το University of Oxford, η Commonwealth Fusion Systems (δημιουργήθηκε από προσωπικό που ήταν παλιά στο ΜΙΤ),και η ΤΑΕ Technologies, που υποστηρίζεται από τη Google και άλλους επενδυτές. Επίσης, αξίζει να σημειωθεί πως το αμερικανικό πολεμικό ναυτικό έχει κατοχυρώσει ευρεσιτεχνία για μια «plasma compression fusion device» (συσκευή σύντηξης συμπίεσης πλάσματος), Επίσης, αξιοσημείωτη πρόοδο έχει σημειώσει και η εταιρεία General Fusion, στον Καναδά, που έχει προσελκύσει ενδιαφέρον και στήριξη από επενδυτές όπως ο Τζεφ Μπέζος, ιδρυτής της Amazon.