Προχωρά η κατασκευή του αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης ITER

Μπορεί με την ίδια φυσική διαδικασία που επιτρέπει στον ήλιο να παράγει τεράστια ποσά ενέργειας, να μπορέσει στο μέλλον η ανθρωπότητα να εξασφαλίσει άφθονο ηλεκτρικό ρεύμα, αντικαθιστώντας μάλιστα τα ορυκτά καύσιμα με μία πρακτικά ανεξάντλητη πηγή;

Απάντηση σε αυτό το ερώτημα αναμένεται να δώσει ο αντιδραστήρας ITER, η συναρμολόγηση του οποίου έχει ήδη ξεκινήσει στο Κανταράς στη Νότια Γαλλία, ώστε να δοκιμασθεί στην πράξη το κατά πόσο η πυρηνική σύντηξη είναι όντως η λύση στο ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη.

Πριν από λίγες ημέρες, η κατασκευή του ITER ήρθε ένα βήμα πιο κοντά, καθώς η αμερικανική εταιρεία General Atomics ξεκίνησε να ετοιμάζει ένα κρίσιμο εξάρτημα της «καρδιάς» του αντιδραστήρα – το σωληνοειδές που θα θερμαίνει τα πυρηνικά καύσιμα στο εσωτερικό του για την παραγωγή ενέργειας, συγκρατώντας τα παράλληλα μακριά από τα τοιχώματα του αντιδραστήρα.


Όπως και πολλά ακόμη τμήματα του ITER, το συγκεκριμένο εξάρτημα είναι εξαιρετικά περίπλοκο στην κατασκευή του και θηριώδες, αφού θα έχει ύψος 14 μέτρα και διάμετρο 4 μέτρα, ενώ θα ζυγίζει περίπου 1.000 τόνους.

Το σωληνοειδές θα συναρμολογηθεί επιτόπου στο Κανταράς το 2019 ώστε, σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα, ο αντιδραστήρας να τεθεί σε πλήρη λειτουργία το 2027.

Από εκείνη τη στιγμή, επιστήμονες από τη Ευρωπαϊκή Ένωση και τις υπόλοιπες 6 χώρες που συμμετέχουν στο πρότζεκτ, θα ξεκινήσουν πειράματα που θα δείξουν αν η πυρηνική σύντηξη είναι τεχνολογικά εφικτή και μπορεί έτσι να συμβάλει στο να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες του σύγχρονου ανθρώπου.

Αντιγράφοντας τη λειτουργία του ήλιου, ο αντιδραστήρας θα προκαλεί την ένωση δύο ελαφριών στοιχείων, για να σχηματισθεί ένας βαρύτερος βαρύτητας και να παραχθεί θερμότητα. Τα δύο αυτά στοιχεία, τα «καύσιμα» του ITER, θα είναι το δευτέριο και το τρίτιο – δύο ισότοπα του υδρογόνου, από τα οποία το μεν πρώτο υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στο θαλασσινό νερό, ενώ το δεύτερο μπορεί να παραχθεί εύκολα.

Η ένωση αυτή ονομάζεται αντίδραση πυρηνικής σύντηξης και έχει σαν αποτέλεσμα την έκλυση ενέργειας 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερης από την ενέργεια που παράγεται με μία κλασική χημική αντίδραση, όπως για παράδειγμα με την καύση του λιγνίτη.

Επομένως, τουλάχιστον στη θεωρία, ενώ ένα θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο 1.000 MW χρειάζεται κάθε χρόνο 2,7 εκατομμύρια τόνους λιγνίτη, μια αντίστοιχη μονάδα σύντηξης θα καταναλώνει ετησίως μόλις 250 κιλά καύσιμα, 125 κιλά δευτέριο και 125 κιλά τρίτιο.

Οι τεχνικές δυσκολίες, ωστόσο, έχουν να κάνουν με το γεγονός ότι, για να πραγματοποιηθεί η σύντηξη, θα πρέπει να επικρατούν τόσο πολύ υψηλές θερμοκρασίες που το μίγμα δευτερίου και υδρογόνου να βρίσκεται σε κατάσταση πλάσματος, δηλαδή σε μορφή «γυμνών» πυρήνων που έχουν αποδεσμεύσει τα ηλεκτρόνιά τους.

Μάλιστα, λόγω της τεράστιας βαρύτητας που επικρατεί στον ήλιο, οι αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης γίνονται σε θερμοκρασία περίπου 10 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Στη Γη, αντίθετα, η απαραίτητη θερμοκρασία είναι δεκαπλάσια, αγγίζοντας τους 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.

Αυτές οι υψηλές θερμοκρασίες θέτουν αρκετά σημαντικά εμπόδια, όπως ότι πρέπει να βρεθεί ένας μηχανισμός θέρμανσης που να τις εξασφαλίζει, αλλά και ότι δεν υπάρχει κανένα υλικό στη φύση το οποίο να μην καταστραφεί αν έρθει σε επαφή με ένα τόσο θερμό πλάσμα. Στον ITER θα δοκιμασθεί το σχέδιο ενός τύπου αντιδραστήρα (Τόκαμακ), που έχει προταθεί από Ρώσους φυσικούς τη δεκαετία του 1960 και φαίνεται πως λύνει αυτά τα εμπόδια.

Έτσι, τα καύσιμα θα τοποθετούνται μέσα στο σωληνοειδές, έναν θάλαμο κενού σε σχήμα δαχτυλιδιού, το οποίο θα παράγει ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ώστε να δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα στο μίγμα των ισοτόπων του υδρογόνου, το οποίο θα τα θερμάνει.

Την ίδια στιγμή, άλλοι ισχυροί μαγνήτες που θα περιβάλλουν το σωληνοειδές θα συγκρατούν το πλάσμα στο κέντρο της «καρδιάς» του αντιδραστήρα, ώστε να μην έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα.


naftemporiki

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου