Ηλεκτρική ενέργεια από πυρηνική σύντηξη

Ένα καινούριο σχέδιο για αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, οι οποίοι θα έχουν μικρό σχετικά μέγεθος και προσιτό κόστος κατασκευής, παρουσίασαν πρόσφατα επιστήμονες του Tεχνολογικό Iνστιτούτο Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) σε άρθρο τους στο περιοδικό Fusion Engineering and Design.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το σχέδιο αυτό αφήνει υποσχέσεις πως, ακόμη και σε μία δεκαετία από σήμερα, η ανθρωπότητα θα μπορέσει για πρώτη φορά να αξιοποιήσει την πυρηνική σύντηξη, για την παραγωγή άφθονου και φθηνού ηλεκτρικού ρεύματος.

Σχεδόν από την εποχή που ανακαλύφθηκε πως ο Ήλιος «χρωστά» το φως και τη θερμότητα του σε θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, με τις οποίες ελαφρύτεροι πυρήνες ενώνονται σε βαρύτερους απελευθερώνοντας ενέργεια, αρκετοί ειδικοί «είδαν» στην πυρηνική σύντηξη την τελεσίδικη λύση για το ενεργειακό πρόβλημα της ανθρωπότητας.

Οι βασικοί λόγοι είναι πως τα «καύσιμα» που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν είναι ανεξάντλητα ενώ, σε αντίθεση με τις πυρηνικές σχάσεις που χρησιμοποιήθηκαν για τον ίδιο λόγο στην πορεία, ο κίνδυνος ατυχήματος  είναι πρακτικά αμελητέος και τα απόβλητα ελάχιστα. Μέχρι σήμερα, ωστόσο, η ιδέα κατασκευής μικρών… ήλιων κάτω στη Γη, σε ρόλο κανονικών ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων, παρέμενε ένα όραμα για το απώτερο μέλλον.

Με το σχέδιο αντιδραστήρα που ανέπτυξαν, όμως, οι επιστήμονες του ΜΙΤ υποστηρίζουν πως αυτό το μέλλον πιθανότατα βρίσκεται πολύ κοντά πλέον – ίσως μάλιστα να μην απέχουμε από αυτό πάνω από μία δεκαετία.

Μία τέτοια μονάδα θα μπορεί να καλύπτει τις ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια περίπου 100.000 ανθρώπων, κάτι που θα καταφέρνει κυρίως χάρις στην πρόοδο που έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια στις τεχνολογίες των μαγνητών, οι οποίες είναι απαραίτητες για να γίνει η πυρηνική σύντηξη πρακτικά εφαρμόσιμη.

Στο εσωτερικό ενός τέτοιου αντιδραστήρα, για να ξεκινήσουν οι αντιδράσεις, τα «καύσιμα» θα πρέπει να βρεθούν σε κατάσταση θερμού πλάσματος, δηλαδή σε μια μορφή ιονισμένου αερίου με θερμοκρασία αρκετών εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου.

Επομένως, χρειάζεται να δημιουργηθεί ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο θα συγκρατεί τους πυρήνες σε μικρή απόσταση μεταξύ τους και επιπλέον μακριά από τα τοιχώματα της μονάδας.

Στο σχέδιο που ανέπτυξαν οι ειδικοί του ΜΙΤ, με επικεφαλής τον καθηγητής πυρηνικής φυσικής Ντένις Γουάιτ, για τη δημιουργία του μαγνητικού πεδίου επιστρατεύονται υπεραγώγιμα υλικά τελευταίας «γενιάς». Χάρις σε αυτά, όπως υποστηρίζουν οι επιστήμονες, μπόρεσαν να «προικίσουν» τον αντιδραστήρα με μια σειρά από καινοτομίες και πλεονεκτήματα.

Έτσι, η ικανότητα αυτών των υλικών να δημιουργούν ισχυρότερα μαγνητικά πεδία από τους υπεραγωγούς που χρησιμοποιούνταν μέχρι σήμερα, επιτρέπει τη «συρρίκνωση» του μεγέθους του αντιδραστήρα, σε σχέση με τις διαστάσεις που προέβλεπαν όλα τα προηγούμενα σχέδια. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει πως η συγκεκριμένη μονάδα θα έχει επίσης μικρότερο κόστος και θα μπορεί να κατασκευασθεί πιο γρήγορα.

Παράλληλα, όσο αυξάνεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου, αυξάνεται και η απόδοση των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων. Κάτι που είναι σημαντικό γιατί, μέχρι σήμερα, κανένας πειραματικός αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης δεν έχει καταφέρει να παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτήν που καταναλώνει για να λειτουργήσει.

Οι μελέτες όμως των Αμερικανών ερευνητών δείχνουν πως η βελτιωμένη απόδοση θα «μεταφράζεται» σε θετικό ενεργειακό ισοζύγιο, για πρώτη φορά στην ιστορία. Με βάση τους υπολογισμούς τους, ο αντιδραστήρας θα παράγει τριπλάσια ποσά ενέργειας από αυτά που θα καταναλώνει. Μάλιστα, πιθανότατα το σχέδιο μπορεί να εξελιχθεί ακόμη περισσότερο, ώστε το ενεργειακό «κέρδος» να γίνει πενταπλάσιο ή και εξαπλάσιο.

Παρά τα παραπάνω πλεονεκτήματα, η προτεινόμενη μονάδα του ΜΙΤ βασίζεται στην ίδια αρχή λειτουργίας με πολλούς αντιδραστήρες που έχουν κατασκευασθεί μέχρι σήμερα. Επομένως, πέρα από τον εξοπλισμό για τη δημιουργία των μαγνητικών πεδίων, «δανείζεται» τα περισσότερα βασικά τους εξαρτήματα, τα οποία επομένως έχουν δοκιμασθεί με επιτυχία εδώ και χρόνια.

Έτσι, για παράδειγμα, αποτελεί περίπου μία «μικρογραφία» του Πειραματικού Θερμοπυρηνικού Αντιδραστήρα (ITER), της ισχυρότερης διάταξης που βρίσκεται υπό κατασκευή αυτή τη στιγμή στη Γαλλία. Με τη διαφορά ότι θα έχει τη μισή διάμετρο, θα στοιχίζει πολύ λιγότερο από 13 δισεκατομμύρια που είναι το κόστος του ITER, και θα μπορεί να κατασκευασθεί πολύ ταχύτερα.

Πηγή: www.naftemporiki.gr