Ο ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΣΥΝΤΗΞΗΣ “ΤΕΧΝΗΤΟΣ ΗΛΙΟΣ” ΤΗΣ ΚΙΝΑΣ, ΑΞΙΑΣ 1 ΤΡΙΣ. ΔΟΛΑΡΙΩΝ
Ο επιλεγόμενος «τεχνητός ήλιος» της Κίνας σημείωσε νέο παγκόσμιο ρεκόρ αφού υπερθέρμανε ένα βρόχο πλάσματος σε θερμοκρασίες πέντε φορές υψηλότερες από τον ήλιο για περισσότερα από 17 λεπτά, ανέφεραν τα κινεζικά κρατικά μέσα ενημέρωσης.
Ο πυρηνικός αντιδραστήρας σύντηξης EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) διατήρησε θερμοκρασία 135 εκατομμυρίων βαθμών Φαρενάιτ (75 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου) για 1.056 δευτερόλεπτα, σύμφωνα με το Πρακτορείο Ειδήσεων Xinhua. Το επίτευγμα φέρνει τους επιστήμονες ένα μικρό αλλά σημαντικό βήμα πιο κοντά στη δημιουργία μιας πηγής σχεδόν απεριόριστης καθαρής ενέργειας.
Ο κινεζικός πειραματικός αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης κατέρριψε το προηγούμενο ρεκόρ, που έθεσε ο Γαλλικός Tore Supra tokamak το 2003, όπου το πλάσμα σε έναν βρόχο διατηρήθηκε σε παρόμοιες θερμοκρασίες για 390 δευτερόλεπτα. Ο EAST είχε σημειώσει άλλο ένα ρεκόρ τον Μάιο του 2021 παραμένοντας για 101 δευτερόλεπτα σε άνευ προηγουμένου 216 εκατομμύρια βαθμούς F (120 εκατομμύρια βαθμούς C). Ο πυρήνας του πραγματικού Ήλιου, αντίθετα, φτάνει σε θερμοκρασίες περίπου 27 εκατομμύρια βαθμούς F (15 εκατομμύρια βαθμούς C).
«Η πρόσφατη επιχείρηση θέτει ένα γερό επιστημονικό και πειραματικό θεμέλιο για τη λειτουργία ενός αντιδραστήρα σύντηξης», δήλωσε ο επικεφαλής του πειράματος Gong Xianzu, ερευνητής στο Ινστιτούτο Φυσικής Πλάσματος της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών.
Οι επιστήμονες προσπαθούν να εκμεταλλευτούν τις δυνατότητες της πυρηνικής σύντηξης – της διαδικασίας στο εσωτερικό των αστεριών – για περισσότερα από 70 χρόνια. Με τη σύντηξη ατόμων υδρογόνου για την παραγωγή ηλίου κάτω από εξαιρετικά υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες, τα λεγόμενα αστέρια της κύριας ακολουθίας μπορούν να μετατρέψουν την ύλη σε φως και θερμότητα, δημιουργώντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας (χωρίς να παράγονται αέρια θερμοκηπίου ή ραδιενεργά απόβλητα μεγάλης διάρκειας).
Αλλά η αναπαραγωγή των συνθηκών που επικρατούν στο εσωτερικό των αστεριών δεν είναι απλή υπόθεση. Η συνηθέστερη σχεδίαση αντιδραστήρων σύντηξης, το tokamak, υπερθερμαίνει πλάσμα (μία από τις τέσσερις καταστάσεις της ύλης, που αποτελείται από θετικά ιόντα και αρνητικά φορτισμένα ελεύθερα ηλεκτρόνια) πριν το παγιδεύσει με ισχυρά μαγνητικά πεδία μέσα σε ένα θάλαμο σχήματος «ντόνατ».
Ωστόσο, η διατήρηση του τυρβώδους και υπέρθερμου πλάσματος στη θέση του για αρκετό χρόνο, ώστε να συμβεί η πυρηνική σύντηξη, είναι μια επίπονη διαδικασία. Ο Σοβιετικός επιστήμονας Natan Yavlinsky σχεδίασε το πρώτο tokamak το 1958, αλλά κανείς δεν κατάφερε έως τώρα να δημιουργήσει έναν πειραματικό αντιδραστήρα που να είναι σε θέση να παράγει περισσότερη ενέργεια από όση καταναλώνει.
Ένα από τα κύρια εμπόδια ήταν ο τρόπος χειρισμού ενός πλάσματος που είναι αρκετά ζεστό ώστε να συντήκεται. Οι αντιδραστήρες σύντηξης απαιτούν πολύ υψηλές θερμοκρασίες —πολλαπλάσιες από αυτές που επικρατούν στον ήλιο— δεδομένου ότι λειτουργούν σε πολύ χαμηλότερες πιέσεις από εκείνες όπου η σύντηξη λαμβάνει χώρα μέσα στους πυρήνες των άστρων. Το «μαγείρεμα» του πλάσματος σε θερμοκρασίες υψηλότερες από του ήλιου είναι το σχετικά εύκολο μέρος, αλλά η εύρεση ενός τρόπου να το περιορίσει, έτσι ώστε να μην λιώσει τα τοιχώματα του αντιδραστήρα (είτε με λέιζερ είτε με μαγνητικά πεδία), χωρίς επίσης να καταστρέψει τη διαδικασία σύντηξης είναι τεχνικά δύσκολο.
Ο EAST αναμένεται να κοστίσει στην Κίνα περισσότερα από 1 τρισεκατομμύριο δολάρια μέχρι να τελειώσει το πείραμα τον Ιούνιο και χρησιμοποιείται για τη δοκιμή τεχνολογιών για ένα ακόμη μεγαλύτερο αντιδραστήρα σύντηξης – τον Διεθνή Θερμοπυρηνικό Πειραματικό Αντιδραστήρα ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) – που κατασκευάζεται αυτήν τη στιγμή στη Γαλλία (Μασσαλία).
Προορισμένος να είναι ο μεγαλύτερος πυρηνικός αντιδραστήρας στον κόσμο, προϊόν συνεργασίας μεταξύ 35 χωρών — συμπεριλαμβανομένων όλων των κρατών της Ευρωπαϊκής Ένωσης, του Ηνωμένου Βασιλείου, της Κίνας, της Ινδίας και των ΗΠΑ — ο ITER περιέχει τον πιο ισχυρό μαγνήτη στον κόσμο, καθιστώντας τον ικανό να παράγει μαγνητικό πεδίο 280.000 φορές ισχυρότερο από αυτό που υπάρχει γύρω από τη Γη. Ο ITER αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία το 2025 και θα παρέχει στους επιστήμονες περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις πρακτικές δυνατότητες αξιοποίησης της ενέργειας των αστεριών στη Γη.
Η Κίνα επιδιώκει επίσης περισσότερα αποτελέσματα από άλλα δικά της προγράμματα για την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας σύντηξης (inertial confinement fusion experiments) και σχεδιάζει την ολοκλήρωση ενός νέου tokamak μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2030.
Όσον αφορά σε άλλες χώρες (βλέπε άρθρο μας https://www.messinia24.gr/τεχνολογίες-πυρηνικης-σύντηξης-tokamak-stellarato/ ), ο πρώτος βιώσιμος αντιδραστήρας σύντηξης θα μπορούσε να ολοκληρωθεί στις Ηνωμένες Πολιτείες ήδη από το 2025, και μια βρετανική εταιρεία ελπίζει να παράγει εμπορικά ηλεκτρική ενέργεια από σύντηξη έως το 2030 (βλέπε άρθρο μας https://www.messinia24.gr/η-φθηνή-ενέργεια-από-πυρηνική-σύντηξη/ ).
Μετάφραση & επιμέλεια: Κωνσταντίνος Α. Μαρκάκης
Πηγή: https://www.space.com/china-artificial-sun-fusion-reactor-five-times-hotter-than-the-sun
(Ben Turner, 11 Ιανουαρίου 2022, με συμβολή του Tom Metcalfe. Αρχική δημοσίευση στο Live Science).
