Η ενέργεια των άστρων για την κάλυψη των ενεργειακών μας αναγκών: είναι κάτι που πρέπει να μας ενθουσιάζει
Εάν θέλουμε να αποδείξουμε ότι η διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης μπορεί να παράγει ενέργεια σε κλίμακα κάπου στο σύμπαν, δεν χρειάζεται παρά να κοιτάξουμε τον νυχτερινό ουρανό: κάθε πηγή φωτός είναι ένας φυσικός αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να φέρουν αυτή την πηγή ενέργειας στη Γη και σε ένα εκπληκτικό πείραμα που ανακοινώθηκε πρόσφατα, το Culham Center for Fusion Energy στο Oxfordshire έφτασε σε ένα νέο ορόσημο – να πυροδοτεί και να διατηρεί ένα μίνι άστρο.
Οι επιστήμονες που εργάζονται με μια πρωτοποριακή μηχανή – σε σχήμα ντόνατ – που ονομάζεται JET ή Joint European Torus, μπόρεσαν να διπλασιάσουν το προηγούμενο παγκόσμιο ρεκόρ (που επιτεύχθηκε το 1997) για το ποσό της ενέργειας που απελευθερώνεται από τις αντιδράσεις σύντηξης. Κατα την διάρκεια του πειράματος, η ενέργεια που απελευθερώθηκε από τη σύντηξη, ήταν ισοδύναμη με αυτή που παράγουν τέσσερις ανεμογεννήτριες – ένα βήμα προς την παραγωγή ενέργειας σε βιομηχανική κλίμακα.
Σύμφωνα με το σχεδιασμό και τους στόχους του JET, παρήχθη λιγότερη ισχύς σύντηξης από ό,τι καταναλώθηκε για τη θέρμανση του καυσίμου. Στην πραγματικότητα, κανένα πείραμα δεν έχει δώσει μέχρι στιγμής, περισσότερη ενέργεια από τη σύντηξη από όση χρησιμοποιήθηκε για την πυροδοτηση των αντιδράσεων – αυτός παραμένει ένας εξαιρετικός στόχος των επιστημόνων σύντηξης σε όλο τον κόσμο. Αυτό που όμως παρέχουν τα τελευταία αποτελέσματα, είναι μια πειστική ένδειξη ότι μεγαλύτερα και καλύτερα μηχανήματα που λειτουργούν παρόμοια με το JET, όπως το διεθνώς χρηματοδοτούμενο έργο ITER (που κατασκευάζεται τώρα στη Γαλλία), θα μπορέσουν να παράγουν περισσότερη ισχύ από όση καταναλώνουν.
Επίσης, σημαντικό είναι το ότι αν και αυτό το πείραμα διήρκεσε μόλις για πέντε δευτερόλεπτα, οι αντιδράσεις σταμάτησαν όχι λόγω διαταραχής στο καύσιμο – όπως ήταν προηγουμένως τυπικό – αλλά επειδή ο εξοπλισμός υποστήριξης θερμάνθηκε πολύ. Τα κρυογενικά συστήματα ψύξης θα το αποτρέψουν αυτό στην επόμενη γενιά μηχανών, επομένως το άλμα από πέντε δευτερόλεπτα σε πέντε λεπτά, ή πέντε ώρες, ή ακόμα περισσότερο, φαίνεται πλέον εφικτό.
Γιατί πρέπει να ενδιαφέρεται η κοινωνία για το αν αυτοί οι επιστήμονες μπορούν να αναδημιουργήσουν την αστρική ενέργεια; Η παραγωγή ισχύος από σύντηξη έχει τη δυνατότητα να παρέχει καθαρή ενέργεια σε πλανητική κλίμακα. Εάν μπορεί να τελειοποιηθεί, υπάρχει αρκετό καύσιμο στη Γη ώστε να χρησιμοποιούν όλοι τόση ενέργεια ετησίως όσο ο μέσος Αμερικανός για χιλιάδες χρόνια (και πιθανώς εκατομμύρια). Αυτή η μορφή ενέργειας δεν παράγει διοξείδιο του άνθρακα ή ραδιενεργά απόβλητα μεγάλης διάρκειας ζωής και δεν υπάρχει καμία πιθανότητα για καταρρεύσει όπως αυτές στο Τσερνομπίλ και τη Φουκουσίμα. Σήμερα, η προσφορά ενέργειας είναι ελλιπής και είναι η κύρια αιτία της κλιματικής κρίσης ενώ επίσης χρησιμοποιείται ως επικίνδυνο γεωπολιτικό κομμάτι στην παγκόσμια σκακιέρα.
Ίσως αναρωτηθεί κανείς γιατί η παραγωγή ενέργειας από σύντηξη δεν έχει ακόμη επιτευχθεί. Η αναπαραγωγή συνθηκών, παρόμοιων με αυτές που επικρατούν στον ήλιο (και άλλα άστρα) όπου ευδοκιμεί η σύντηξη, είναι μια τρομακτική τεχνολογική πρόκληση – ίσως η μεγαλύτερη που αντιμετώπισε ποτέ η ανθρωπότητα. Οι μηχανές σύντηξης πρέπει να φτάσουν σε θερμοκρασίες τέσσερις έως δέκα φορές υψηλότερες από ότι στον πυρήνα του ήλιου. Στο JET, απαιτήθηκε ένας ιστός αόρατων μαγνητικών πεδίων 80.000 φορές ισχυρότερων από αυτόν της Γης για τον έλεγχο και τον περιορισμό του καυσίμου. Το ίδιο το καύσιμο είναι μια στροβιλιζόμενη μάζα φορτισμένων σωματιδίων που είναι επιρρεπής σε αστάθειες που μπορούν να σταματήσουν τις αντιδράσεις σε χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Αναμφίβολα, οι επιστήμονες της σύντηξης βρίσκονται στο σωστό δρόμο. Τον Αύγουστο του 2021, ένα πείραμα στις ΗΠΑ έφτασε βασανιστικά κοντά στο να καταρρίψει τον πιο αναμενόμενο στόχο της σύντηξης: να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι είχε διατεθεί. Αν και η παραχθείσα ενέργεια ηταν μολις το ένα εξηκοστό αυτης του JET, εντουτοις ηταν 23 φορές πάνω απο το προηγούμενο ρεκόρ του 2018. Τον περασμένο Δεκέμβριο, το Experimental Advanced Superconducting Tokamak της Κίνας κατάφερε να ελέγξει την ύλη στους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου για 1.000 δευτερόλεπτα, αν και χωρίς τους ειδικούς τύπους καυσίμου υδρογόνου που θα χρειαστούν τελικά σε εμπορικούς αντιδραστήρες. Εν τω μεταξύ, υπάρχει μια ανερχόμενη ιδιωτική βιομηχανία σύντηξης: τους τελευταίους τρεις μήνες του 2021 η συνολική επένδυση υπερδιπλασιάστηκε στα 4,2 δις. δολ. Κλείνοντας ένα εξαιρετικό εξάμηνο, το πείραμα του Culham έδειξε στον κόσμο ότι είναι δυνατή η σταθερή παραγωγή ενέργειας υψηλής ισχύος από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης.
Παρά την δικαιολογημένη αισιοδοξία, υπάρχει ακόμη αρκετός δρόμος προκειμένου να τροφοδοτηθεί το σπίτι μας από ενέργεια σύντηξης. Ακόμη και η πιο εύρυθμη ιδιωτική εταιρεία σύντηξης υπόσχεται μια πιλοτική μονάδα μέχρι το 2025 και τα τρέχοντα σχέδια για εργαστήρια που χρηματοδοτούνται από το δημόσιο δεν θα δουν την ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο για τουλάχιστον τρεις δεκαετίες. Θα χρειαστούμε τη σχάση και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε τεράστια κλίμακα πολύ, πολύ νωρίτερα προκειμένου να καταπολεμήσουμε την κλιματική κρίση.
Ακόμα κι έτσι, ήρθε η ώρα να ενθουσιαστούμε με την ενέργεια των άστρων. Η τεχνολογία και η έρευνα ήταν πάντα το κλειδί για την αύξηση του ανθρώπινου πλούτου και της ευημερίας. Εάν η παραγωγή ενέργειας από σύντηξη μπορέσει να αναπτυχθεί με επιτυχία, θα είναι ορόσημο στην ανθρώπινη ιστορία, παρόμοιο με την υιοθέτηση του ηλεκτρισμού ή την εφεύρεση της πτήσης (με προωθητικό κινητήρα). Επειδή η ανάγκη μας για καθαρή ενέργεια είναι έντονη, όσο πιο γρήγορα έρθει, τόσο το καλύτερο. Όμως, θα εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά χρήσιμη ανεξάρτητα από το πότε θα φτάσει. Και, όπως με κάθε τεχνολογία, η πρόοδος δεν έρχεται με το πέρασμα των χρόνων αλλά με επενδύσεις και κοινωνική βούληση. Εφόσον υπάρξουν και τα δύο, η σύντηξη θα μπορούσε να φτάσει νωρίτερα από ό,τι περιμέναμε. Όποιο και αν είναι το ακριβές χρονοδιάγραμμα, οι εξελίξεις των τελευταίων έξι μηνών – ακόμα και των περασμένων δυο εβδομάδων – υποδηλώνουν ότι η ενέργεια των άστρων έχει ένα πολύ λαμπρό μέλλον μπροστά της.
Πηγή: The Guardian
