Η κατασκευή του ITER, ενός πυρηνικού αντιδραστήρα σύντηξης αξίας 28 δισ. δολαρίων στη Γαλλία, ολοκληρώθηκε πρόσφατα καθώς τοποθετήθηκε και το τελευταίο μαγνητικό πηνίο. Ωστόσο ο αντιδραστήρας δε θα λειτουργήσει πλήρως νωρίτερα από το 2039.
Ο αντιδραστήρας σύντηξης International Fusion Energy Project (ITER), ο οποίος αποτελείται από 19 ογκώδη πηνία τυλιγμένα σε πολλαπλούς τοροειδείς μαγνήτες, ήταν αρχικά προγραμματισμένος να ξεκινήσει την πρώτη του πλήρη δοκιμή το 2020. Τώρα οι επιστήμονες λένε ότι θα ξεκινήσει τη λειτουργία του το 2039 το νωρίτερο. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια μέσω της πυρηνικής σύντηξης, για την οποία το tokamak του ITER αποτελεί τη μεγάλη ελπίδα, είναι πολύ απίθανο να αποτελέσει τη λύση για την κλιματική αλλαγή.
«Σίγουρα, η καθυστέρηση επιχειρησιακής λειτουργίας του ITER δεν είναι προς τη σωστή κατεύθυνση», λέει ο Pietro Barabaschi, γενικός διευθυντής του ITER. «Όσον αφορά στον αντίκτυπο της πυρηνικής σύντηξης στα προβλήματα της κλιματικής αλλαγής που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα τώρα, δεν πρέπει να περιμένουμε ότι θα είναι σημαντικός».
Ο μεγαλύτερος αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο είναι προϊόν συνεργασίας 35 χωρών, συμπεριλαμβανομένων όλων των κρατών της Ευρωπαϊκής Ένωσης, της Ρωσίας, της Κίνας, της Ινδίας και των ΗΠΑ. Ο ITER περιέχει τον πιο ισχυρό μαγνήτη στον κόσμο, καθιστώντας τον ικανό να παράγει ένα μαγνητικό πεδίο 280.000 φορές ισχυρότερο από αυτό της Γης.
Ο εντυπωσιακός σχεδιασμός του αντιδραστήρα συνοδεύεται από ένα εξίσου μεγάλο κόστος. Αρχικά ο προϋπολογισμός του ήταν περίπου 5 δισ. δολάρια με προβλεπόμενη έναρξη λειτουργίας το 2020, Ωστόσο, μετά από πολλαπλές καθυστερήσεις, ο προϋπολογισμός του ξεπέρασε τα 22 δισ. δολάρια, ενώ έχει προταθεί χρηματοδότηση με επιπλέον 5 δισ. δολάρια για την κάλυψη πρόσθετων δαπανών. Τα απρόβλεπτα έξοδα και καθυστερήσεις βρίσκονται πίσω από την νέα, 15ετή καθυστέρηση.
Οι επιστήμονες προσπαθούν να εκμεταλλευτούν τη δύναμη της πυρηνικής σύντηξης - τη διαδικασία με την οποία παράγουν ενέργεια τα άστρα - για περισσότερα από 70 χρόνια. Με τη σύντηξη ατόμων υδρογόνου για την παραγωγή ηλίου κάτω από εξαιρετικά υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες, τα αστέρια της κύριας ακολουθίας μετατρέπουν την ύλη σε φως και θερμότητα, δημιουργώντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας χωρίς να παράγουν αέρια του θερμοκηπίου ή ραδιενεργά απόβλητα.
Αλλά η αναπαραγωγή των συνθηκών που βρίσκονται μέσα στις καρδιές των άστρων δεν είναι απλή υπόθεση. Ο πιο συνηθισμένος σχεδιασμός για τους αντιδραστήρες σύντηξης, ο tokamak, λειτουργεί με την υπερθέρμανση πλάσματος (μία από τις τέσσερις καταστάσεις της ύλης, που αποτελείται από θετικά ιόντα και αρνητικά φορτισμένα ελεύθερα ηλεκτρόνια) πριν την παγίδευση του μέσα σε ένα θάλαμο αντιδραστήρα σε σχήμα ντόνατ μέσω ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου.
Ωστόσο, η διατήρηση των τυρβωδών και υπέρθερμων ροών πλάσματος στη θέση τους για αρκετό χρόνο ώστε να επιτευχθεί η πυρηνική σύντηξη, ήταν μια μεγάλη πρόκληση. Ο Σοβιετικός επιστήμονας Natan Yavlinsky σχεδίασε το πρώτο tokamak το 1958, αλλά κανένας δεν κατάφερε έκτοτε να δημιουργήσει έναν αντιδραστήρα που να είναι σε θέση να παράγει περισσότερη ενέργεια από όση χρειάζεται για να λειτουργήσει.
Ένα από τα κύρια εμπόδια είναι ο χειρισμός του πλάσματος που είναι αρκετά θερμό ώστε να συντήκεται. Οι αντιδραστήρες σύντηξης απαιτούν πολύ υψηλές θερμοκρασίες (πολλές φορές υψηλότερες από εκείνες του Ήλιου), καθώς πρέπει να λειτουργούν σε πολύ χαμηλότερες πιέσεις από αυτές που απαντώνται μέσα στους πυρήνες των άστρων.
Ο πυρήνας του Ήλιου, για παράδειγμα, φτάνει σε θερμοκρασίες περίπου 15 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, αλλά έχει πιέσεις περίπου 340 δισεκατομμύρια φορές την πίεση της ατμόσφαιρας στο επίπεδο της θάλασσας στη Γη.
Η παραγωγή του πλάσματος σε αυτές τις θερμοκρασίες είναι το σχετικά εύκολο μέρος, αλλά η εύρεση ενός τρόπου για τον περιορισμό του έτσι ώστε να μην καεί κατά τη διέλευση του από τον αντιδραστήρα ή να μην επηρρεάσει αρνητικά την αντίδραση σύντηξης, είναι μια πρόκληση σε τεχνικό επίπεδο. Οι τρόποι που διαθέτουμε προς στιγμή για την επίλυση αυτών των προβλημάτων είναι ο περιορισμός του πλάσματος μέσω laser ή μαγνητικών πηνίων.
Με πληροφορίες από livescience.com
