Νέο παγκόσμιο ρεκόρ για την παραγωγή ενέργειας από πυρηνική σύντηξη

Είναι μια εβδομάδα ανακαλύψεων και συναρπαστικών ανακοινώσεων για την πυρηνική σύντηξη. Μετά τις συναρπαστικές ενημερώσεις από το American’s Inertial Fusion, επιστήμονες στο Ηνωμένο Βασίλειο ανακοίνωσαν την υψηλότερη παραγωγή ενέργειας που έχει επιτευχθεί ποτέ με την πυρηνική σύντηξη.

Μια δοκιμή στο Joint European Torus (JET) κατάφερε να δημιουργήσει ισχύ υψηλής σύντηξης για πέντε δευτερόλεπτα, απελευθερώνοντας 69,26 megajoules ενέργειας από μόλις 0,21 χιλιοστόγραμμα καυσίμου. Αυτό ισοδυναμεί με την ενέργεια που μπορείτε να πάρετε από 2 κιλά (4,4 λίβρες) άνθρακα. Το εν λόγω καύσιμο είναι ένα μείγμα δύο τύπων βαρέος υδρογόνου που ονομάζονται δευτέριο και τρίτιο, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί στους σταθμούς πυρηνικής σύντηξης του μέλλοντος.

Παρά το ιστορικό, το JET δεν έχει σχεδιαστεί για να φτάνει την ενέργεια που αναμένεται για αυτούς τους σταθμούς. Είναι ένας ανιχνευτής διαδρομής για πρωτότυπα πλήρους κλίμακας όπως το ITER και το DEMO. Το ITER θα τεθεί σε λειτουργία το επόμενο έτος και θα παράγει 10 φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι εισέρχεται. Ο διάδοχός του, το DEMO, θα παράγει ηλεκτρική ενέργεια και 25 φορές την ενέργεια που καταναλώνεται. Ωστόσο, τα αποτελέσματα του JET δείχνουν τις δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας.

«Η επιτυχημένη επίδειξη επιχειρησιακών σεναρίων για μελλοντικές μηχανές σύντηξης όπως το ITER και το DEMO, που επικυρώθηκε από το νέο ενεργειακό ρεκόρ, εμφυσούν μεγαλύτερη εμπιστοσύνη στην ανάπτυξη της ενέργειας σύντηξης. Πέρα από τη δημιουργία ενός νέου ρεκόρ, πετύχαμε πράγματα που δεν έχουμε ξανακάνει και εμβαθύνουμε την κατανόησή μας για τη φυσική σύντηξης», δήλωσε ο καθηγητής Ambrogio Fasoli, Διευθυντής Προγράμματος (CEO) στο EUROfusion.

«Μπορούμε να δημιουργήσουμε αξιόπιστα πλάσμα σύντηξης χρησιμοποιώντας το ίδιο μείγμα καυσίμου που θα χρησιμοποιηθεί από εμπορικές μονάδες παραγωγής ενέργειας σύντηξης, επιδεικνύοντας την προηγμένη τεχνογνωσία που αναπτύχθηκε με την πάροδο του χρόνου», πρόσθεσε η Δρ Fernanda Rimini, Ανώτερη Διευθύντρια Εκμετάλλευσης του JET.

Το JET, το ITER και το DEMO είναι ένα σχέδιο πυρηνικής σύντηξης γνωστό ως tokamak. Το συντηγμένο πλάσμα περιέχεται σε έναν θάλαμο σε σχήμα ντόνατ από ισχυρούς μαγνήτες. Η σύντηξη είναι η διαδικασία που τροφοδοτεί τον Ήλιο και όλα τα αστέρια, αλλά στη Γη δεν έχουμε φυσικά τις πιέσεις και τις θερμοκρασίες που υπάρχουν στον πυρήνα αυτών των αντικειμένων. Πρέπει λοιπόν να γίνουμε δημιουργικοί, και συνήθως, αυτό σημαίνει θέρμανση του πλάσματος σε πάνω από 100 εκατομμύρια βαθμούς.

Σε τέτοιες θερμοκρασίες, το πλάσμα απελευθερώνει πολλή ενέργεια (αυτός είναι ο στόχος), αλλά μπορεί να υπάρξουν εκρήξεις που καταστρέφουν τα τοιχώματα του περιορισμού. Η σύντηξη δευτερίου και τριτίου δημιουργεί ήλιο και αυτό το υποπροϊόν πρέπει να απορριφθεί χωρίς να καταστραφεί το σύστημα εξάτμισης. Το JET έχει αποδείξει ότι και οι δύο αυτές προκλήσεις μπορούν να επιλυθούν.

«Όχι μόνο δείξαμε πώς να απαλύνουμε την έντονη θερμότητα που ρέει από το πλάσμα προς την εξάτμιση, δείξαμε επίσης στο JET πώς μπορούμε να φέρουμε την άκρη του πλάσματος σε σταθερή κατάσταση, αποτρέποντας έτσι τις εκρήξεις ενέργειας που φθάνουν στον τοίχο. Και οι δύο τεχνικές αποσκοπούν στην προστασία της ακεραιότητας των τοίχων των μελλοντικών μηχανών. Αυτή είναι η πρώτη φορά που μπορέσαμε ποτέ να δοκιμάσουμε αυτά τα σενάρια σε περιβάλλον δευτερίου-τριτίου», πρόσθεσε ο Δρ Emmanuel Joffrin, επικεφαλής της Ομάδας Εργασίας της EUROfusion Tokamak από το CEA.

Για να δημιουργήσετε αυτές τις υψηλές θερμοκρασίες, είναι απαραίτητο να εισαγάγετε πολλή ενέργεια. Στην πυρηνική σύντηξη, ο στόχος είναι να φτάσετε σε έναν παράγοντα Q υψηλότερο από ένα, με τον έναν να βγάζετε όση ενέργεια βάλετε. Το μόνο πείραμα που έχει φτάσει σε αυτό μέχρι τώρα ήταν το σύστημα αδρανειακής σύντηξης στις ΗΠΑ, το οποίο πήρε ένα Q 1,5. Το καλύτερο που έχει κάνει το JET είναι 0,69, αλλά η παραγωγή ενέργειας του JET ήταν 20 φορές υψηλότερη από αυτή που πέτυχε το Inertial Fusion.

Οι εμπορικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής σύντηξης απέχουν ακόμη μερικές δεκαετίες, αλλά αυτές οι πρόσφατες ανακαλύψεις δείχνουν ότι υπάρχουν πολλά μονοπάτια προς αυτόν τον στόχο και μόνο με περαιτέρω πειραματισμό μπορούμε να συνεχίσουμε να βελτιώνουμε και να βελτιώνουμε.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *