Το κόστος και τα τεχνικά εμπόδια έχουν επιβραδύνει την πρόοδο στην εμπορική ενέργεια σύντηξης
Εδώ και δεκαετίες, οι ερευνητές στοχεύουν στην πυρηνική σύντηξη θεωρώντας την, την λύση για καθαρότερη και μεγαλύτερης διάρκειας ενέργεια.
Η ομάδα που τρέχει τον αντιδραστήρα τύπου tokamak στη νότια Γαλλία κατάφερε πρόσφατα να κρατήσει το πλάσμα για 22 ολόκληρα λεπτά (1.337 δευτερόλεπτα), ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ που είχε σημειωθεί στην Κίνα.
Η Anne-Isabelle Etienvre από τη Γαλλική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (CEA) ηγείται αυτής της επιστημονικής ώθησης προς πιο αξιόπιστες συνθήκες σύντηξης.
Το σταθερό πλάσμα σύντηξης είναι το κλειδί για την καθαρή ενέργεια
Αυτή η μορφή δημιουργίας ενέργειας περιλαμβάνει τη σύντηξη ελαφρών ατομικών πυρήνων για την απελευθέρωση θερμότητας.
Τα σωματίδια χρειάζονται θερμοκρασίες άνω των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου για να συμβεί αποτελεσματικά αυτή η αντίδραση, σύμφωνα με στοιχεία της Διεθνούς Υπηρεσίας Ατομικής Ενέργειας.
Σε τόσο υψηλά επίπεδα θερμότητας, τα άτομα συγκρούονται με ιλιγγιώδεις ταχύτητες. Εάν τα μαγνητικά πεδία ή άλλοι παράγοντες γίνουν ανισόρροποι, το πλάσμα μπορεί να ψυχθεί ή να διαρρεύσει από τον μαγνητικό περιορισμό.
Τα tokamak, τα οποία είναι συσκευές σε σχήμα ντόνατ που περιορίζουν φορτισμένα σωματίδια, έχουν ως στόχο να διατηρούν το πλάσμα ζεστό και σταθερό.
Η επιτυχία τους εξαρτάται από τον ακριβή έλεγχο των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων εντός του θαλάμου.
Η σημασία του ρεκόρ των 22 λεπτών
Η διατήρηση του πλάσματος σε σταθερή κατάσταση για πάνω από 22 λεπτά υποδηλώνει ένα σημαντικό βήμα στον έλεγχο της ανεξέλεγκτης θερμότητας.
Μόλις εμφανιστούν διαταραχές, η απόδοση των αντιδραστήρων σύντηξης πέφτει κατακόρυφα.
«Τα πειράματα θα συνεχιστούν με αυξημένη ισχύ», δήλωσε η Dr. Etienvre.
Αυτή η σύντομη δήλωση δίνει μια ματιά στο σχέδιο για την επιμήκυνση των σταθερών αντιδράσεων σε μεγαλύτερη διάρκεια και υψηλότερες θερμοκρασίες.
Ειδικοί από πολλές χώρες συνεργάζονται στην τοποθεσία στη νότια Γαλλία. Το ρεκόρ αυτό αποτελεί ένα θετικό σημάδι ότι ακόμη πιο σύνθετοι στόχοι μπορεί να βρίσκονται στον ορίζοντα.
Το πλάσμα σύντηξης κερδίζει τη σχάση
Η σχάση, η οποία διασπά τα άτομα, παράγει ενέργεια στα σημερινά πυρηνικά εργοστάσια, αλλά δημιουργεί απόβλητα μακράς διάρκειας.
Αντίθετα, η σύντηξη ενώνει πυρήνες υδρογόνου, παράγοντας ήλιο και λιγότερα ραδιενεργά παραπροϊόντα.
Το κόστος και τα τεχνικά εμπόδια έχουν επιβραδύνει την πρόοδο στην εμπορική ενέργεια σύντηξης.
Ωστόσο, πολλοί τη βλέπουν ως έναν πολλά υποσχόμενο δρόμο προς τις μηδενικές εκπομπές, έναν στόχο που τονίζεται στις εκθέσεις για το κλίμα από τη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή.
Κάποιοι αναφέρονται στη σύντηξη ως μια σχεδόν άπειρη πηγή ενέργειας επειδή βασίζεται στο υδρογόνο, το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν. Το γεγονός αυτό οδηγεί διεθνή έργα στην τελειοποίηση κάθε σχεδιαστικού βήματος.
Προώθηση της έρευνας για το πλάσμα σύντηξης
Ένα κοινό έργο γνωστό ως ITER (Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας) ενώνει την Κίνα, την Ευρωπαϊκή Ένωση, την Ινδία, την Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα, τη Ρωσία και τις Ηνωμένες Πολιτείες και βρίσκεται επί του παρόντος υπό κατασκευή στη νότια Γαλλία και έχει ως στόχο να αποτελέσει το μεγαλύτερο tokamak στην ιστορία.
Αν και η αρχική ημερομηνία ολοκλήρωσης του ITER έχει μετατοπιστεί πολλές φορές, οι ερευνητές παραμένουν αισιόδοξοι για τη δοκιμή σύντηξης σε πλήρη κλίμακα.
Η χρηματοδότηση από κάθε κράτος που συμμετέχει, υπογραμμίζει την παγκόσμια σημασία του για τη μελλοντική καθαρή ενέργεια.
Η επιτυχία σε μικρότερα tokamak βοηθά στην εξάλειψη των προβλημάτων σχεδιασμού ενόψει της εκτόξευσης του ITER.
Μέχρι να λειτουργήσει ο ITER, οποιεσδήποτε αποδεδειγμένες μέθοδοι για την επέκταση της σταθερότητας του πλάσματος μπορούν να ενσωματωθούν στο μεγαλύτερο σύστημα.
Στοχεύοντας στην παραγωγή ενέργειας
Τα εργαστήρια σε όλο τον κόσμο αγωνίζονται να παράγουν καθαρό ενεργειακό κέρδος. Ένας επιτυχημένος αντιδραστήρας πρέπει να παράγει περισσότερη ενέργεια από όση καταναλώνει κατά τη θέρμανση του πλάσματος και τη συγκράτηση.
Οι υψηλές θερμοκρασίες και οι προηγμένοι μαγνήτες έχουν καταγράψει μερικές νίκες.
Τον Ιανουάριο του 2022, ο ευρωπαϊκός πυρήνας Joint European Torus πέτυχε 59 megajoule ενέργειας από σύντηξη, δείχνοντας πώς η σταδιακή πρόοδος μπορεί να γίνει πραγματικότητα.
Ωστόσο, το κενό παραμένει στην κλιμάκωση αυτών των επιτυχιών από δευτερόλεπτα σε λεπτά, και από τη μέτρια ισχύ σε ένα πιο εμπορικά βιώσιμο επίπεδο. Το όριο των 22 λεπτών είναι ένα σπρώξιμο προς τη σωστή κατεύθυνση.
www.worldenergynews.gr
Η ομάδα που τρέχει τον αντιδραστήρα τύπου tokamak στη νότια Γαλλία κατάφερε πρόσφατα να κρατήσει το πλάσμα για 22 ολόκληρα λεπτά (1.337 δευτερόλεπτα), ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ που είχε σημειωθεί στην Κίνα.
Η Anne-Isabelle Etienvre από τη Γαλλική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (CEA) ηγείται αυτής της επιστημονικής ώθησης προς πιο αξιόπιστες συνθήκες σύντηξης.
Το σταθερό πλάσμα σύντηξης είναι το κλειδί για την καθαρή ενέργεια
Αυτή η μορφή δημιουργίας ενέργειας περιλαμβάνει τη σύντηξη ελαφρών ατομικών πυρήνων για την απελευθέρωση θερμότητας.
Τα σωματίδια χρειάζονται θερμοκρασίες άνω των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου για να συμβεί αποτελεσματικά αυτή η αντίδραση, σύμφωνα με στοιχεία της Διεθνούς Υπηρεσίας Ατομικής Ενέργειας.
Σε τόσο υψηλά επίπεδα θερμότητας, τα άτομα συγκρούονται με ιλιγγιώδεις ταχύτητες. Εάν τα μαγνητικά πεδία ή άλλοι παράγοντες γίνουν ανισόρροποι, το πλάσμα μπορεί να ψυχθεί ή να διαρρεύσει από τον μαγνητικό περιορισμό.
Τα tokamak, τα οποία είναι συσκευές σε σχήμα ντόνατ που περιορίζουν φορτισμένα σωματίδια, έχουν ως στόχο να διατηρούν το πλάσμα ζεστό και σταθερό.
Η επιτυχία τους εξαρτάται από τον ακριβή έλεγχο των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων εντός του θαλάμου.
Η σημασία του ρεκόρ των 22 λεπτών
Η διατήρηση του πλάσματος σε σταθερή κατάσταση για πάνω από 22 λεπτά υποδηλώνει ένα σημαντικό βήμα στον έλεγχο της ανεξέλεγκτης θερμότητας.
Μόλις εμφανιστούν διαταραχές, η απόδοση των αντιδραστήρων σύντηξης πέφτει κατακόρυφα.
«Τα πειράματα θα συνεχιστούν με αυξημένη ισχύ», δήλωσε η Dr. Etienvre.
Αυτή η σύντομη δήλωση δίνει μια ματιά στο σχέδιο για την επιμήκυνση των σταθερών αντιδράσεων σε μεγαλύτερη διάρκεια και υψηλότερες θερμοκρασίες.
Ειδικοί από πολλές χώρες συνεργάζονται στην τοποθεσία στη νότια Γαλλία. Το ρεκόρ αυτό αποτελεί ένα θετικό σημάδι ότι ακόμη πιο σύνθετοι στόχοι μπορεί να βρίσκονται στον ορίζοντα.
Το πλάσμα σύντηξης κερδίζει τη σχάση
Η σχάση, η οποία διασπά τα άτομα, παράγει ενέργεια στα σημερινά πυρηνικά εργοστάσια, αλλά δημιουργεί απόβλητα μακράς διάρκειας.
Αντίθετα, η σύντηξη ενώνει πυρήνες υδρογόνου, παράγοντας ήλιο και λιγότερα ραδιενεργά παραπροϊόντα.
Το κόστος και τα τεχνικά εμπόδια έχουν επιβραδύνει την πρόοδο στην εμπορική ενέργεια σύντηξης.
Ωστόσο, πολλοί τη βλέπουν ως έναν πολλά υποσχόμενο δρόμο προς τις μηδενικές εκπομπές, έναν στόχο που τονίζεται στις εκθέσεις για το κλίμα από τη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή.
Κάποιοι αναφέρονται στη σύντηξη ως μια σχεδόν άπειρη πηγή ενέργειας επειδή βασίζεται στο υδρογόνο, το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν. Το γεγονός αυτό οδηγεί διεθνή έργα στην τελειοποίηση κάθε σχεδιαστικού βήματος.
Προώθηση της έρευνας για το πλάσμα σύντηξης
Ένα κοινό έργο γνωστό ως ITER (Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας) ενώνει την Κίνα, την Ευρωπαϊκή Ένωση, την Ινδία, την Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα, τη Ρωσία και τις Ηνωμένες Πολιτείες και βρίσκεται επί του παρόντος υπό κατασκευή στη νότια Γαλλία και έχει ως στόχο να αποτελέσει το μεγαλύτερο tokamak στην ιστορία.
Αν και η αρχική ημερομηνία ολοκλήρωσης του ITER έχει μετατοπιστεί πολλές φορές, οι ερευνητές παραμένουν αισιόδοξοι για τη δοκιμή σύντηξης σε πλήρη κλίμακα.
Η χρηματοδότηση από κάθε κράτος που συμμετέχει, υπογραμμίζει την παγκόσμια σημασία του για τη μελλοντική καθαρή ενέργεια.
Η επιτυχία σε μικρότερα tokamak βοηθά στην εξάλειψη των προβλημάτων σχεδιασμού ενόψει της εκτόξευσης του ITER.
Μέχρι να λειτουργήσει ο ITER, οποιεσδήποτε αποδεδειγμένες μέθοδοι για την επέκταση της σταθερότητας του πλάσματος μπορούν να ενσωματωθούν στο μεγαλύτερο σύστημα.
Στοχεύοντας στην παραγωγή ενέργειας
Τα εργαστήρια σε όλο τον κόσμο αγωνίζονται να παράγουν καθαρό ενεργειακό κέρδος. Ένας επιτυχημένος αντιδραστήρας πρέπει να παράγει περισσότερη ενέργεια από όση καταναλώνει κατά τη θέρμανση του πλάσματος και τη συγκράτηση.
Οι υψηλές θερμοκρασίες και οι προηγμένοι μαγνήτες έχουν καταγράψει μερικές νίκες.
Τον Ιανουάριο του 2022, ο ευρωπαϊκός πυρήνας Joint European Torus πέτυχε 59 megajoule ενέργειας από σύντηξη, δείχνοντας πώς η σταδιακή πρόοδος μπορεί να γίνει πραγματικότητα.
Ωστόσο, το κενό παραμένει στην κλιμάκωση αυτών των επιτυχιών από δευτερόλεπτα σε λεπτά, και από τη μέτρια ισχύ σε ένα πιο εμπορικά βιώσιμο επίπεδο. Το όριο των 22 λεπτών είναι ένα σπρώξιμο προς τη σωστή κατεύθυνση.
www.worldenergynews.gr
