ΚΑΙ ΟΙ ΓΕΩΠΟΛΙΤΙΚΕΣ ΠΟΛΕΜΙΚΕΣ ΣΥΓΚΡΟΥΣΕΙΣ ΓΙΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ & ΣΠΑΝΙΕΣ ΓΑΙΕΣ
Πρόλογος:
Όλα δείχνουν ότι οι τεχνολογικές εξελίξεις στην κατασκευή συμπαγών, πρακτικών και οικονομικών μονάδων με αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, για άφθονη και φθηνή παραγωγή ενέργειας, χωρίς ατμοσφαιρικούς ρύπους και χωρίς δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον και στο κλίμα είναι πλέον ραγδαίες. Οι πρώτες μονάδες σε εμπορική λειτουργία αναμένονται σε 10 χρόνια, ενώ έως το 2050 εκτιμάται ότι θα έχουν πλέον εκτοπίσει τις μονάδες που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα (κάρβουνο, λιγνίτη, πετρέλαιο, φυσικό αέριο), αλλά και τις τερατώδεις σε μέγεθος και έκταση βιομηχανικές εγκαταστάσεις ανεμογεννητριών – φωτοβολταϊκών. Η χρήση των σημερινών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (αιολικά, ηλιακά) θα αφορά τότε σε μικρές και αποκεντρωμένες μονάδες, οικιακής – κοινοτικής – δημοτικής κλίμακας, όπως άλλωστε προβλεπόταν εξ αρχής, πριν πάρουν τη «σκυτάλη» οι «επενδυτές βιομηχανικών εγκαταστάσεων».
Αναρωτιέται λοιπόν κανείς –με το δίκιο του– πως «νομιμοποιούνται» από ηθική – ανθρωπιστική και από περιβαλλοντική άποψη οι σημερινές οικονομικές – γεωπολιτικές διαμάχες έως και οι πολεμικές πλέον συγκρούσεις για ληστρική εκμετάλλευση ορυκτών καυσίμων – σπανίων γαιών, από τον Αρκτικό Κύκλο έως την Ανταρκτική, οι οποίες οδηγούν σε μη αναστρέψιμη περιβαλλοντική – κλιματική καταστροφή, ενώ δεν μοιάζει απίθανο να καταλήξουν σε έναν Τρίτο Παγκόσμιο (και) Πυρηνικό Πόλεμο; Όταν η φθηνή επάρκεια ενέργειας σε πλανητική κλίμακα απέχει μόνο λίγες 10-ετίες;
Ακολουθεί ενδεικτική δημοσίευση. Υπάρχουν πλείστα όσα παραδείγματα ανάλογων εξελίξεων σε πολλές χώρες και ερευνητικές εγκαταστάσεις.
Η Tokamak Energy, στην Οξφόρδη, επιτυγχάνει το όριο θερμοκρασίας για εμπορική σύντηξη
newatlas.com | David Szondy | 12 Μαρτίου 2022
Η βρετανική εταιρεία τεχνολογίας Tokamak Energy με έδρα την Οξφόρδη έφτασε σε ορόσημο στην ιδιωτικά χρηματοδοτούμενη έρευνα σύντηξης, αφού ο σφαιρικός αντιδραστήρας της tokamak ST-40 έφτασε σε θερμοκρασία 100 εκατομμυρίων °C (180 εκατομμύρια °F), που αποτελεί το κατώφλι για εμπορική παραγωγή ενέργειας από πυρηνική σύντηξη.
Για περισσότερα από 75 χρόνια, η προοπτική ενός πρακτικού (μεγέθους) αντιδραστήρα σύντηξης παρέμενε απογοητευτικά απρόσιτη. Ωστόσο, οι επιπτώσεις μιας τέτοιας τεχνολογίας αντιδραστήρα και η ικανότητά της να παρέχει στην ανθρωπότητα μια πρακτικά απεριόριστη παροχή φθηνής, καθαρής ενέργειας αλλάζει τόσο το παιχνίδι, που επιστήμονες και μηχανικοί συνεχίζουν να το επιδιώκουν.
Η αρχή πίσω από την πυρηνική σύντηξη είναι σχετικά απλή. Απλώς παίρνεις άτομα υδρογόνου και τα υποβάλεις στο είδος θερμότητας και πιέσεων που επικρατούν μέσα στον Ήλιο, για αρκετό καιρό ώστε να συντηχθούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν βαρύτερα άτομα. Τότε απελευθερώνονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας.
Δυστυχώς, αυτό είναι ένα κλασικό παράδειγμα, κάτι σαν το βιολί, που είναι εύκολο να παιχτεί θεωρητικά, αλλά απίστευτα δύσκολο στην πράξη. Με απλά λόγια, η εξισορρόπηση των τριών βασικών παραγόντων (θερμότητα, πίεση και χρόνος) για την δημιουργία σύντηξης δεν είναι τόσο δύσκολη. Στην πραγματικότητα, κατά τη διάρκεια της Παγκόσμιας Έκθεσης της Νέας Υόρκης το 1964, διοργανώθηκε μια επίδειξη, όπου το κοινό μπορούσε να παρακολουθήσει έναν αντιδραστήρα σύντηξης σε πάγκο να λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Από τότε, το δύσκολο ήταν να καταλήξουμε σε αντιδραστήρα ο οποίος να παράγει ενέργεια με σταθερή παροχή και σε ποσότητες μεγαλύτερες από αυτές που πρέπει να καταναλωθούν για να ξεκινήσει η αντίδραση.
Μία από τις πλέον υποσχόμενες υλοποιήσεις ήταν ο αντιδραστήρας tokamak, ο οποίος αναπτύχθηκε για πρώτη φορά στη Σοβιετική Ένωση τη δεκαετία του 1950. Το βασικό σχέδιο είναι ένας κοίλος δακτύλιος που περιβάλλεται από πηνία, τα οποία δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό του. Ο δακτύλιος περιέχει κενό, στο οποίο εισάγονται άτομα υδρογόνου. Το μαγνητικό πεδίο περιορίζει και συμπιέζει τα άτομα καθώς θερμαίνονται σε εκατομμύρια βαθμούς, αφαιρώντας τα ηλεκτρόνια τους και μετατρέποντάς τα σε «πλάσμα», καθώς περιστρέφονται μέσα στον δακτύλιο. Όταν επιτευχθούν οι κατάλληλες συνθήκες, συμβαίνει η σύντηξη.
Οι περισσότεροι από τους αντιδραστήρες tokamak που κατασκευάστηκαν τα τελευταία 70 χρόνια ήταν ερευνητικοί αντιδραστήρες, που χρηματοδοτήθηκαν από κυβερνήσεις και επικεντρώθηκαν στο να μάθουν περισσότερα για τη συμπεριφορά του «πλάσματος υδρογόνου» και για τα προβλήματα που θα αντιμετωπίσει η κατασκευή ενός πρακτικού αντιδραστήρα. Αυτά τα tokamak τείνουν να είναι εξαιρετικά μεγάλα και ακριβά και να διοχετεύουν τόσο τεράστιες ποσότητες ενέργειας, η οποία αν απελευθερωθεί κατά λάθος τότε ολόκληρο το μηχάνημα αναπηδά σαν υπερωκεάνιο που «βγαίνει στον αέρα»!
Στην άλλη άκρη της κλίμακας βρίσκονται αντιδραστήρες χρηματοδοτούνται ιδιωτικά, όπως το σφαιρικό tokamak ST40 της Tokamak Energy. Ενώ οι κυβερνητικοί αντιδραστήρες έχουν ήδη φτάσει στο σημείο των 100 εκατομμυρίων °C, το να γίνει αυτό με έναν πολύ μικρότερο εμπορικό αντιδραστήρα, με κόστος μόνο 50 εκατομμύρια λίρες (70 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ) και να επιβεβαιωθεί από εξωτερικούς παρατηρητές, είναι πολύ μεγάλο επίτευγμα.
Σύμφωνα με την εταιρεία, ο σκοπός του ST40 είναι να επικεντρωθεί σε εμπορικές εφαρμογές παραγωγής ενέργειας σύντηξης, καθιστώντας τους αντιδραστήρες οικονομικά βιώσιμους. Έτσι προέκυψε το ST40, ως ένα σφαιρικό tokamak.
Ενώ τα συμβατικά tokamaks έχουν μεγάλους θαλάμους torus (κενούς δακτύλιους με τη μορφή donut), ο σφαιρικός αντιδραστήρας είναι πολύ πιο συμπαγής, με μαγνήτες που συναντώνται στο κέντρο του θαλάμου με τη μορφή στύλου. Αυτό δίνει στον αντιδραστήρα ένα πεπλατυσμένο σχήμα, που μοιάζει με μήλο.
Αυτό επιτρέπει στους μαγνήτες να βρίσκονται πιο κοντά στο «ρεύμα πλάσματος», έτσι ώστε οι μαγνήτες είναι μικρότερου μεγέθους και χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ, ενώ δημιουργούν πιο έντονα πεδία.
Επιπλέον, το ST40 χρησιμοποιεί υπεραγώγιμους μαγνήτες υψηλής θερμοκρασίας (HTS) κατασκευασμένους από οξείδιο χαλκού-βαρίου σπανίων γαιών (REBCO) και διαμορφωμένους σε λεπτές ταινίες με πάχος μικρότερο από 0,1 mm. Αυτοί οι μαγνήτες “υψηλής θερμοκρασίας” λειτουργούν μεταξύ -250 και -200 °C (-418 και -328 °F) ή περίπου στη θερμοκρασία του υγρού αζώτου. Αυτό καθιστά πολύ φθηνότερη την ψύξη των μαγνητών από αυτούς που βασίζονται σε υγρό ήλιο.
Αυτή η ρύθμιση δημιουργεί έναν μικρότερο και απλούστερο αντιδραστήρα, όπου το πλάσμα παραμένει πολύ πιο σταθερό υπό συνθήκες που υποστηρίζουν την αντίδραση σύντηξης. Ωστόσο, ο αντιδραστήρας λειτουργεί σε μικρότερη συνολική πίεση από τα συμβατικά tokamaks, ενώ ο κεντρικός πυλώνας είναι ευάλωτος στην αποσύνθεση από το πλάσμα και πρέπει να αντικαθίσταται τακτικά.
Η εταιρεία εργάζεται τώρα σε έναν πιο προηγμένο αντιδραστήρα, τον ST-HTS, ο οποίος θα τεθεί σε λειτουργία σε λίγα χρόνια και ελπίζεται ότι θα δώσει πληροφορίες για το σχεδιασμό της πρώτης πραγματικά εμπορικής μονάδας (πυρηνικής σύντηξης) μέσα στη δεκαετία του 2030.
«Είμαστε περήφανοι που πετύχαμε αυτή την σημαντική εξέλιξη, που μας φέρνει ένα βήμα πιο κοντά στο να παρέχουμε στον κόσμο μια νέα, ασφαλή και χωρίς άνθρακα πηγή ενέργειας», δήλωσε ο Chris Kelsall, Διευθύνων Σύμβουλος της Tokamak Energy. «Όταν συνδυάζονται με μαγνήτες HTS, τα σφαιρικά tokamak αντιπροσωπεύουν τη βέλτιστη λύση για την επίτευξη καθαρής και χαμηλού κόστους εμπορικής ενέργειας σύντηξης. Η επόμενη συσκευή μας θα συνδυάσει αυτές τις δύο κορυφαίες παγκοσμίως τεχνολογίες για πρώτη φορά και είναι κεντρικής σημασίας στην αποστολή μας να παρέχουμε ενέργεια χαμηλού κόστους με συμπαγείς μονάδες πυρηνικής σύντηξης».
Πηγή: https://newatlas.com/energy/tokamak-energy-temperature-threshold-commercial-fusion/
Μετάφραση και Επιμέλεια:
Κωνσταντίνος Α. Μαρκάκης, Ηλεκ/γος – Μηχ/γος Μηχανικός
