Πυρηνική Σύντηξη: Έτοιμες οι ΗΠΑ για το μεγαλύτερο πείραμα.

Οι ΗΠΑ ολοκλήρωσαν την κατασκευή των εγκαταστάσεων για την πραγματοποίηση ενός τεράστιου πειράματος φυσικής που στοχεύει στην αναπαραγωγή των συνθηκών στην καρδιά του Ήλιου. Αν πετύχει, η ανθρωπότητα θα έρθει ένα βήμα πιο κοντά στην παραγωγή σχεδόν απεριόριστης ενέργειας.

Το αμερικανικό Εθνικό Κέντρο Ανάφλεξης έχει σχεδιαστεί για να καταδείξει ότι είναι εφικτή η πυρηνική σύντηξη, μία διαδικασία που θα προσφέρει άφθονη καθαρή ενέργεια. 192 γιγαντιαίες ακτίνες λέιζερ θα εκκινήσουν την αντίδραση εστιάζοντας σε ένα μικροσκοπικό σφαιρίδιο με καύσιμο υδρογόνου. Μένει να αποδειχθεί ότι η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι πολύ περισσότερη από όση απαιτείται για την πυροδότηση της διαδικασίας.

Ο καθηγητής Mike Dunne, επικεφαλής ενός ανάλογου ευρωπαϊκού εγχειρήματος, δήλωσε στο BBC ότι αν το Εθνικό Κέντρο Ανάφλεξης στεφθεί με επιτυχία, θα προκαλέσει «σεισμό». «Θα σηματοδοτήσει τη μετάβαση από τη “φυσική” στη “μηχανική πραγματικότητα”», ανέφερε χαρακτηριστικά.

Το Εθνικό Κέντρο Ανάφλεξης περιλαμβάνει τις μεγαλύτερες επιστημονικές εγκαταστάσεις στις ΗΠΑ, καθώς και το ισχυρότερο λέιζερ παγκοσμίως. Χρειάστηκαν 12 χρόνια για να κατασκευαστεί. «Είναι μείζον σημείο αναφοράς», επεσήμανε ο διευθυντής του πειράματος, Δρ Ed Moses. «Είμαστε στον δρόμο να επιτύχουμε αυτό για το οποίο ξεκινήσαμε – ελεγχόμενη, αειφόρος πυρηνική σύντηξη και ενεργειακό κέρδος για πρώτη φορά σε εργαστηριακές εγκαταστάσεις».

Τα πειράματα θα ξεκινήσουν τον Ιούνιο του 2009, με τα πρώτα σημαντικά αποτελέσματα να αναμένονται μεταξύ 2010 και 2012. «Έχουμε απίστευτα πολλά να κάνουμε και απίστευτα πολλά να μάθουμε», πρόσθεσε ο Δρ Moses.

Η σύντηξη αποτελεί το «ιερό δισκοπότηρο» των ενεργειακών πηγών εξαιτίας της δυνατότητάς της να προμηθεύει σχεδόν απεριόριστη καθαρή ενέργεια. Ωστόσο, κανείς δεν έχει ανταποκριθεί επιτυχώς στην πρόκληση της δημιουργίας ενός αντιδραστήρα σύντηξης, εδώ και δεκαετίες. Τώρα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πλησιάζουν τον στόχο τους. «Είμαστε τώρα πολύ κοντά στην αποκορύφωση μιας πενηντάχρονης προσπάθειας», εξήγησε ο καθηγητής Dunne.

Κατά τη διαδικασία της σύντηξης, δύο βαρύτερες μορφές υδρογόνου, το δευτέριο και το τρίτιο, αναμειγνύονται για να σχηματίσουν ήλιο. Το δευτέριο βρίσκεται σε αφθονία στο θαλασσινό νερό, ενώ το τρίτιο μπορεί εύκολα να παραχθεί από το λίθιο, ένα σχετικά συνηθισμένο στοιχείο. Όταν αυτά τα ισότοπα συνδυάζονται σε υψηλές θερμοκρασίες, μία μικρή ποσότητα μάζας χάνεται και ταυτόχρονα απελευθερώνεται μία κολοσσιαία ποσότητα ενέργειας.

Η σύντηξη πραγματοποιείται στον πυρήνα των άστρων, όπου η τεράστια βαρυτική πίεση επιτρέπει τη διεξαγωγή της διαδικασίας σε θερμοκρασίες περίπου 10 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Στη Γη όπου οι πιέσεις που επικρατούν είναι πολύ χαμηλότερες, η απαιτούμενη θερμοκρασία για να επιτευχθεί η σύντηξη πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη, πάνω από 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.


Στο επικείμενο πείραμα, οι ακραίες αυτές θερμοκρασίες θα επιτευχθούν με τη χρήση πανίσχυρων λέιζερ. «Όταν όλα τα λέιζερ του Εθνικού Κέντρου Ανάφλεξης πυροδοτηθούν εν πλήρει ισχύ, θα στέλνουν 1,8 megajoules υπέρυθρης ενέργειας στον στόχο», εξήγησε ο Δρ Moses. Οι ακτίνες αναμένεται να παραδίδουν 60 φορές περισσότερη ενέργεια από οποιοδήποτε άλλο σύστημα λέιζερ μέχρι σήμερα. Όταν ενεργοποιηθούν, ο παλμός θα διαρκέσει μόλις λίγα νανοδευτερόλεπτα (δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου) αλλά θα μεταδώσει ενέργεια ισοδύναμη με 500 τρισεκατομμύρια Watts!

Όλη αυτή η ενέργεια θα εστιαστεί σε ένα μικρό σφαιρίδιο με καύσιμο υδρογόνου, φθείροντας την επιφάνεια και συμπιέζοντας τα υλικά στο εσωτερικό του. «Η διαδικασία θα δημιουργήσει θερμοκρασίες 100 εκατομμυρίων βαθμών και πιέσεις δισεκατομμύρια φορά μεγαλύτερες από την ατμοσφαιρική πίεση της Γης, εξαναγκάζοντας τους πυρήνες του υδρογόνου να συντηχθούν και να απελευθερώσουν πολλές φορές περισσότερη ενέργεια από αυτή που απαιτήθηκε για να πυροδοτηθεί η αντίδραση», είπε ο Dr Moses.

Αυτό το «ενεργειακό κέρδος» είναι το κλειδί. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι το Εθνικό Κέντρο Ανάφλεξης θα απελευθερώσει 10 με 100 φορές περισσότερη ενέργεια από την ποσότητα που θα διοχετευθεί στα λέιζερ για να ξεκινήσει η αντίδραση.

Άλλα πειράματα έχουν δείξει ότι η ανάφλεξη είναι εφικτή, αλλά κανένα μέχρι στιγμής δεν έχει να επιδείξει καθαρό ενεργειακό κέρδος. «Ο κόσμος περιμένει από το Εθνικό Κέντρο Ανάφλεξης να παράσχει μία καθαρή, κατηγορηματική απόδειξη ότι τα λέιζερ μπορούν να πυροδοτήσουν ενεργειακό κέρδος με σύντηξη», σχολίασε ο καθηγητής Dunne.
Αν και το Εθνικό Κέντρο Ανάφλεξης βρίσκεται μόλις στην αρχή, οι επιστήμονες ήδη σχεδιάζουν τον διάδοχό του, ένα ευρωπαϊκό πρόγραμμα γνωστό ως Hiper (High Power Laser Energy Research).

«Η τεχνολογία του Εθνικού Κέντρου Ανάφλεξης επιτρέπει τη λειτουργία του λέιζερ κάθε λίγες ώρες», εξήγησε ο καθηγητής Dunne, διευθυντής του Hiper. «Αυτό είναι σωστό για την “απόδειξη της αρχή” στη φυσική, αλλά δεν πληροί τις προϋποθέσεις για μία μονάδα πυρηνικής σύντηξης με λέιζερ, η οποία απαιτεί τη λειτουργία λίγες φορές ανά δευτερόλεπτο».

Το Hiper στοχεύει να θέσει τις βάσεις για αυτόν τον συνεχή κύκλο σύντηξης δείχνοντας ότι είναι σε θέση να αναφλέγει σταθερά σφαιρίδια καυσίμου. «Αυτό σημαίνει μια θεμελιωδώς διαφορετική τεχνολογία λέιζερ, μία νέα προσέγγιση στην παραγωγή σφαιριδίων καυσίμου και μία αλληλουχία προγραμμάτων για ρομποτική διαχείριση».

Τον Οκτώβριο του 2008, το Hiper έλαβε χρηματοδότηση ύψους περίπου 13 εκατομμυρίων ευρώ για να διερευνήσει κατά πόσο είναι εφικτή αυτή η πιθανότητα συνεχούς σύντηξης. Αν όλα πάνε καλά, οι μηχανικοί θα ξεκινήσουν την κατασκευή των εγκαταστάσεων προς το τέλος της επόμενης δεκαετίας, φέρνοντας ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα το όραμα ενός εμπορικού αντιδραστήρα σύντηξης.

Πηγή