Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία μέσω της οποίας τα άστρα, όπως ο Ήλιος μας, παράγουν ενέργεια (διαβάστε σχετικά: «Ο κύκλος σύντηξης πρωτονίου-πρωτονίου» και Τα νετρίνα “αποκαλύπτουν” την κόλαση στο εσωτερικό του Ήλιου ή «Η το Ηe, who am the only one» και Κύκλος CNΟ: ένας μηχανισμός πυρηνικής σύντηξης στα άστρα.
Εδώ και 60 χρόνια γίνονται προσπάθειες ώστε η ενέργεια που απελευθερώνεται από ελεγχόμενη πυρηνική σύντηξη να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ενώ στους υπάρχοντες πυρηνικούς αντιδραστήρες πραγματοποιείται πυρηνική σχάση κατά την οποία βαρείς πυρήνες, όπως ουράνιο ή πλουτώνιο, διασπώνται απελευθερώνοντας ενέργεια, στους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης αντιδρούν ελαφρείς πυρήνες σχηματίζοντας βαρύτερους.
Δυο είναι τα βασικά πλεονεκτήματα της σύντηξης σε σύγκριση με την σχάση. Πρώτον, στην σύντηξη χρησιμοποιείται ως «καύσιμο» το φθηνό και άφθονο στη Γη υδρογόνο (από το νερό), και δεύτερον, δεν παράγονται μακρόβια πυρηνικά απόβλητα – γι αυτό και την αποκαλούν «καθαρή» ενέργεια.
Όμως μέχρι σήμερα η απόδοση των πειραματικών αντιδραστήρων σύντηξης, η ενέργεια που απελευθερώνεται σε σχέση με αυτή που δαπανάται, δεν είναι καθόλου ικανοποιητική.
Για αυτό κάποιοι κακεντρεχείς λένε ότι: «η σύντηξη είναι η ενέργεια του μέλλοντος, και έτσι θα παραμείνει».
Πάντως, πολλά υποσχόμενη είναι η έρευνα που πραγματοποιείται στον πειραματικό αντιδραστήρα σύντηξης ITER , ενώ πολύ μεγαλύτερες αποδόσεις υπόσχονται οι ερευνητές που αναπτύσσουν έναν αντιδραστήρα που φέρει το όνομα «Z Machine», όπως αναφέρουν σχετικά ΕΔΩ: www.washington.edu.
Τα τελευταία νέα σχετικά με την πυρηνική σύντηξη έρχονται από την χτεσινή ανακοίνωση της Lockheed Martin, σύμφωνα με την οποία ένας νέος συμπαγής αντιδραστήρας σύντηξης (CFR-Compact Fusion Reactor) μπορεί να κατασκευαστεί και να χρησιμοποιηθεί σε 10 χρόνια το πολύ από σήμερα.
Η ομάδα των ερευνητών Skunk Works της Lockheed Martin στοχεύουν στην κατασκευή αντιδραστήρων σύντηξης μικρού μεγέθους, που θα μπορεί να χωρά σε ένα φορτηγό.
Στο βίντεο που ακολουθεί ο Thomas McGuire μας εξηγεί σχετικά με το φιλόδοξο πρόγραμμα της Lockheed:
Στο βίντεο που ακολουθεί ο Thomas McGuire μας εξηγεί σχετικά με το φιλόδοξο πρόγραμμα της Lockheed:
Η «μαγνητική φιάλη» της Lockheed Martin θα συγκρατεί μετέωρο ένα σύννεφο υπέρθερμου υδρογόνου. Το βίντεο της εταιρείας εξηγεί
REUTERS/HANDOUT
Τα τελευταία χρόνια η Lockheed εμπλέκεται όλο και περισσότερο σε μια ποικιλία προγραμμάτων εναλλακτικών μορφών ενέργειας, καθώς επιδιώκει να αντισταθμίσει τη μείωση των στρατιωτικών δαπανών σε ΗΠΑ και Ε.Ε.
REUTERS/HANDOUT
O ΜακΓκουάιρ δήλωσε σε δημοσιογράφους ότι η αρχική δουλειά πάνω στο αντικείμενο έχει δείξει ότι είναι εφικτή η κατασκευή ενός αντιδραστήρα των 100 megawatt, μεγέθους περίπου 2x3 μέτρων, που θα γίνει σχεδόν δέκα φορές πιο μικρός από τους σημερινούς αντιδραστήρες.
REUTERS/HANDOUT
Επαναστατικός αντιδραστήρας σύντηξης «σε μια δεκαετία»
Θα λειτουργεί με τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που τροφοδοτούν τον Ήλιο
Ουάσινγκτον
Είναι ένας προκλητικός ισχυρισμός, έρχεται όμως από αξιόπιστη πηγή: Η Lockheed Martin, ο μεγαλύτερος προμηθευτής του αμερικανικού στρατού, υποστηρίζει ότι έχει έτοιμα τα σχέδια για έναν αντιδραστήρα που θα λειτουργεί με τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που τροφοδοτούν τον Ήλιο.
Οι δοκιμές
Η εταιρεία ανακοίνωσε ότι προγραμματίζει να ξεκινήσει τις δοκιμές σε ένα χρόνο, να κατασκευάσει ένα πρωτότυπο σε πέντε χρόνια, και να αρχίσει την παραγωγή των αντιδραστήρων σε μόλις μια δεκαετία. Η ισχύς τους θα φτάνει τα 100 MW, αρκετή για να ηλεκτροδοτήσει μια μικρή πόλη.
Σε αντίθεση με άλλους πειραματικούς αντιδραστήρες σύντηξης, όπως ο γιγάντιος Διεθνής Πειραματικός Θερμοπυρηνικός Αντιδραστήρας (ITER) που κατασκευάζεται στη Γαλλία, ο αντιδραστήρας της Lockheed Martin θα έχει διαστάσεις μόλις 2 επί τρία μέτρα.
«Αντί να στήνουμε ολόκληρα εργοστάσια, θα μπορούμε να παράγουμε τους αντιδραστήρες στο εργοστάσιο» δήλωσε στη Washington Post o Τομ ΜακΓκουάιρ, επικεφαλής του προγράμματος ανάπτυξης. Όπως είπε, το εργαστήριο «Skunk Work» της Lockheed Martin στην Καλιφόρνια εργάζεται εδώ και τέσσερα χρόνια στο ερευνητικό πρόγραμμα. Η εταιρεία αποφάσισε να δημοσιοποιήσει το σχέδιο μετά την κατάθεση αιτήσεων για διπλώματα ευρεσιτεχνίας και αναζητά τώρα εταίρους για την υλοποίησή του.
Η καρδιά
Τεχνικές λεπτομέρειες δεν έχουν αποκαλυφθεί πέρα από το γεγονός ότι η Lockheed Martin ανέπτυξε μια «μαγνητική φιάλη» για την καρδιά του αντιδραστήρα. Η πυρηνική σύντηξη, ουσιαστικά το αντίθετο της πυρηνικής σχάσης, αφορά αντιδράσεις στις οποίες πυρήνες ελαφρών ατόμων (υδρογόνου) θερμαίνονται μέχρι να αρχίσουν να ενώνονται και να μετατρέπονται σε πυρήνες βαρύτερων στοιχείων.
Οι αντιδράσεις σύντηξης απαιτούν όμως ακραίες συνθήκες, όπως αυτές που επικρατούν στους πυρήνες των άστρων.
Και το βασικό πρόβλημα για την αξιοποίηση της σύντηξης για την παραγωγή ανεξάντλητης, καθαρής ενέργειας είναι ότι κανένα υλικό δεν μπορεί να αντέξει τις ακραίες θερμοκρασίες που απαιτούνται, της τάξης των αρκετών εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου.
Η μαγνητική φιάλη της Lockheed Martin πρέπει να χρησιμοποιεί ισχυρά μαγνητικά πεδία για να συγκρατεί μετέωρο ένα σύννεφο ιονισμένων ατόμων υδρογόνου. Ως «καύσιμο» για την αντίδραση χρησιμοποιείται ένα μείγμα δευτερίου και τριτίου, δύο ισοτόπων του άνθρακα που μπορούν να παραχθούν σε μεγάλες, πρακτικά ανεξάντλητες ποσότητες. Η αντίδραση δεν αφήνει επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα, και σύμφωνα με την εταιρεία η παραγωγή ενέργειας είναι ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη από ό,τι σε μια χημική αντίδραση και τρεις με τέσσερις φορές περισσότερη σε σχέση με μια αντίδραση σχάσης.
Η φιάλη
Η μαγνητική φιάλη της Lockheed Martin μοιάζει να είναι μια παραλλαγή του αντιδραστήρα «tokamak» που θα δοκιμαστεί στον ITER κάποια στιγμή την επόμενη δεκαετία. Το tokamak χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για να συγκρατεί στη θέση του το υπέρθερμο υδρογόνο, έχει όμως πολύ μεγαλύτερες διαστάσεις.
Δύο άλλες προσεγγίσεις που δοκιμάζονται για την αξιοποίηση της σύντηξης στην παραγωγή ενέργειας είναι ο βομβαρδισμός μικρών ποσοτήτων υδρογόνου με ισχυρά λέιζερ καθώς και η διοχέτευση ηλεκτρικού ρεύματος ακραίας έντασης. Μέχρι στιγμής, πάντως, κανείς δεν έχει φτάσει το κρίσιμο ορόσημο: να καταφέρει να παραγάγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι απαιτείται για τη θέρμανση του καυσίμου.
Οι δοκιμές
Η εταιρεία ανακοίνωσε ότι προγραμματίζει να ξεκινήσει τις δοκιμές σε ένα χρόνο, να κατασκευάσει ένα πρωτότυπο σε πέντε χρόνια, και να αρχίσει την παραγωγή των αντιδραστήρων σε μόλις μια δεκαετία. Η ισχύς τους θα φτάνει τα 100 MW, αρκετή για να ηλεκτροδοτήσει μια μικρή πόλη.
Σε αντίθεση με άλλους πειραματικούς αντιδραστήρες σύντηξης, όπως ο γιγάντιος Διεθνής Πειραματικός Θερμοπυρηνικός Αντιδραστήρας (ITER) που κατασκευάζεται στη Γαλλία, ο αντιδραστήρας της Lockheed Martin θα έχει διαστάσεις μόλις 2 επί τρία μέτρα.
«Αντί να στήνουμε ολόκληρα εργοστάσια, θα μπορούμε να παράγουμε τους αντιδραστήρες στο εργοστάσιο» δήλωσε στη Washington Post o Τομ ΜακΓκουάιρ, επικεφαλής του προγράμματος ανάπτυξης. Όπως είπε, το εργαστήριο «Skunk Work» της Lockheed Martin στην Καλιφόρνια εργάζεται εδώ και τέσσερα χρόνια στο ερευνητικό πρόγραμμα. Η εταιρεία αποφάσισε να δημοσιοποιήσει το σχέδιο μετά την κατάθεση αιτήσεων για διπλώματα ευρεσιτεχνίας και αναζητά τώρα εταίρους για την υλοποίησή του.
Η καρδιά
Τεχνικές λεπτομέρειες δεν έχουν αποκαλυφθεί πέρα από το γεγονός ότι η Lockheed Martin ανέπτυξε μια «μαγνητική φιάλη» για την καρδιά του αντιδραστήρα. Η πυρηνική σύντηξη, ουσιαστικά το αντίθετο της πυρηνικής σχάσης, αφορά αντιδράσεις στις οποίες πυρήνες ελαφρών ατόμων (υδρογόνου) θερμαίνονται μέχρι να αρχίσουν να ενώνονται και να μετατρέπονται σε πυρήνες βαρύτερων στοιχείων.
Οι αντιδράσεις σύντηξης απαιτούν όμως ακραίες συνθήκες, όπως αυτές που επικρατούν στους πυρήνες των άστρων.
Και το βασικό πρόβλημα για την αξιοποίηση της σύντηξης για την παραγωγή ανεξάντλητης, καθαρής ενέργειας είναι ότι κανένα υλικό δεν μπορεί να αντέξει τις ακραίες θερμοκρασίες που απαιτούνται, της τάξης των αρκετών εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου.
Η μαγνητική φιάλη της Lockheed Martin πρέπει να χρησιμοποιεί ισχυρά μαγνητικά πεδία για να συγκρατεί μετέωρο ένα σύννεφο ιονισμένων ατόμων υδρογόνου. Ως «καύσιμο» για την αντίδραση χρησιμοποιείται ένα μείγμα δευτερίου και τριτίου, δύο ισοτόπων του άνθρακα που μπορούν να παραχθούν σε μεγάλες, πρακτικά ανεξάντλητες ποσότητες. Η αντίδραση δεν αφήνει επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα, και σύμφωνα με την εταιρεία η παραγωγή ενέργειας είναι ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη από ό,τι σε μια χημική αντίδραση και τρεις με τέσσερις φορές περισσότερη σε σχέση με μια αντίδραση σχάσης.
Η φιάλη
Η μαγνητική φιάλη της Lockheed Martin μοιάζει να είναι μια παραλλαγή του αντιδραστήρα «tokamak» που θα δοκιμαστεί στον ITER κάποια στιγμή την επόμενη δεκαετία. Το tokamak χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για να συγκρατεί στη θέση του το υπέρθερμο υδρογόνο, έχει όμως πολύ μεγαλύτερες διαστάσεις.
Δύο άλλες προσεγγίσεις που δοκιμάζονται για την αξιοποίηση της σύντηξης στην παραγωγή ενέργειας είναι ο βομβαρδισμός μικρών ποσοτήτων υδρογόνου με ισχυρά λέιζερ καθώς και η διοχέτευση ηλεκτρικού ρεύματος ακραίας έντασης. Μέχρι στιγμής, πάντως, κανείς δεν έχει φτάσει το κρίσιμο ορόσημο: να καταφέρει να παραγάγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι απαιτείται για τη θέρμανση του καυσίμου.
Πηγή: physicsgg.me , tovima.gr , naftemporiki.gr
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου