Οι φυσικοί πρέπει να οδηγήσουν τον κόσμο στην ενέργεια

Άρθρο του Arnold Jackson (Bangor, Northern Ireland) από το PhysicsWorld, Αύγουστος 2001

Στην έκδοση για τη χιλιετία του περιοδικού PhysicsWorld συζητήσαμε για τα 10 από τα μεγαλύτερα άλυτα προβλήματα στη σύγχρονη φυσική.  

Πιστεύω ότι ένα από το πιό ζωτικής σημασίας σύνολο προβλημάτων που αντιμετωπίζουν οι φυσικοί και η  ίδια η ανθρωπότητα, είναι ό,τι έχει να κάνει με τη ρύπανση, τις μειούμενες ποσότητες των ορυκτών καυσίμων, και ενός γρήγορα μεταβαλλόμενου παγκόσμιου κλίματος.

Το περιβάλλον είναι ένα ζήτημα που δίνει ευρύ πεδίο για νέες ιδέες, για τη διεύρυνση των δυνατοτήτων που βασίζονται στη φυσική νέων τεχνολογιών ενέργειας, και για τον επηρεασμό των κυβερνήσεων για να πάρουν σοφές αποφάσεις στην ενεργειακή πολιτική, που αυτό θα οδηγήσει σε μεγαλύτερη σταθερότητα κλίματος. Είναι οι φυσικοί που ξέρουν για αυτά τα ζητήματα και είναι φυσικά οι φυσικοί που πρέπει να είναι στην πρώτη γραμμή της δημόσιας συζήτησης πάνω στην ενεργειακή χρήση και την αλλαγή του κλίματος.

Η συνεχόμενη ανησυχία για το κλίμα εκφράστηκε στη σύνοδο κορυφής του Κιότο το 1997, αλλά και στις επόμενες συνόδους, που οδήγησε στις γνωστές συμφωνίες για να μειωθούν οι εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου, συμπεριλαμβανομένου και του διοξειδίου του άνθρακα. Οι φυσικοί πρέπει βεβαίως να υποστηρίξουν εκείνες τις κυβερνητικές πρωτοβουλίες για να αναπτύξουν τις ανανεώσιμες-ενεργειακές τεχνολογίες όπως η αιολική ενέργεια, η δύναμη των κυμάτων, η ηλιακή ενέργεια και ο υδροηλεκτρισμός, αλλά πρέπει σαφώς να επισημανθεί ότι οι κυβερνητικοί στόχοι για τη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα μπορούν μόνο να εκπληρωθούν μέσω ενός αυξανόμενου προγράμματος της πυρηνικής ενέργειας.

Η ανανεώσιμη ενέργεια από μόνη της δεν θα εκπληρώσει αυτούς τους στόχους. Η περιβαλλοντική περίπτωση για το ρόλο των πυρηνικών εγκαταστάσεων στη μείωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα πρέπει να παρουσιαστεί έντονα, παρά τη δυσμένεια που συναντάει από τον τύπο για την πυρηνική ενέργεια. Η Γαλλία είναι το τέλειο παράδειγμα μιας χώρας που έχει επενδύσει βαριά στις πυρηνικές εγκαταστάσεις και κατά συνέπεια έχει δει κατά εντυπωσιακό τρόπο την πτώση των επιπέδων της ρύπανσής της.

Η έρευνα στην πυρηνική τήξη χρειάζεται επίσης την υποστήριξη ολόκληρης της κοινότητας της φυσικής. Η πρόσφατη απόσυρση των ΗΠΑ (1999) από το διεθνή θερμοπυρηνικό πειραματικό αντιδραστήρα (ITER) είναι θλιβερή. Εκπέμποντας ελάχιστη ή καμία ραδιενέργεια και μην απαιτώντας κανένα ορυκτό καύσιμο, αυτή η ουσιαστική ενεργειακή τεχνολογία του μέλλοντος πρέπει πραγματικά να ταξινομηθεί ως ανανεώσιμος-ενεργειακή πηγή, επειδή οι αντιδραστήρες τήξης θα τροφοδοτηθούν με καύσιμα σαν το δευτέριο που αποκτάται από το νερό της θάλασσας. Οι φυσικοί πρέπει να οδηγήσουν με μια ισχυρότερη προσπάθεια πίεσης για και τις δύο πυρηνικές τεχνολογίες.

Υπάρχουν επίσης πολλοί άλλοι τύποι ανανεώσιμων ενεργειών που θα μπορούσαν να μειώσουν την εξάρτησή μας από τα ορυκτά καύσιμα. Αυτοί περιλαμβάνουν τα φωτοβολταϊκά, τα κύτταρα καυσίμων (fuel cells), και τη χρήση του υδρογόνου ως αποθηκευτικό ενεργειακό μέσο ­ είτε με συμπιεσμένη είτε με υγρή μορφή, είτε σε στερεές δομές άνθρακα είτε μετάλλων. Εάν η ανανεώσιμη ενέργεια είναι να διαδραματίσει ένα σημαντικό ρόλο, τότε η τεχνολογία ενεργειακής αποθήκευσης θα παίξει έναν ζωτικής σημασίας ρόλο σε αυτήν την ανάπτυξη. Οι μπαταρίες, οι σφόνδυλοι και οι υπεραγωγικοί μαγνήτες είναι μεταξύ των άλλων ενεργειακών αποθηκευτικών μεθόδων που πρέπει να υποστηριχθούν.

Η ενεργειακή πολιτική δεν μπορεί να χωριστεί από την ενεργειακή τεχνολογία, και τα οχήματα τα τροφοδοτημένα με εναλλακτικά καύσιμα με επακόλουθο τον καθαρότερο αέρα για τις πόλεις είναι ένα παράδειγμα. Άλλα περιλαμβάνουν την αποδοτικότερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με την ενσωματωμένη παραγωγή και τους αποδοτικότερους στροβίλους συνδυασμένων κύκλων αερίου, και μια νέα φορολογία -για την αλλαγή του κλίματος- στους λογαριασμούς των καυσίμων που αντικαθίστανται από μια φορολογία του άνθρακα. Πιστεύω ότι η ηλεκτρική ενέργεια από τις -ελεύθερες του CO₂ -πυρηνικές εγκαταστάσεις και από τις ανανεώσιμες μη ρυπαντικές πηγές δεν πρέπει να έχει οποιαδήποτε φορολογία.

Η τεράστια δυνατότητα για τη φυσική και τους φυσικούς που αναμιγνύονται περισσότερο στην ενεργειακή τεχνολογία και στην πίεση για μια λογική ενεργειακή πολιτική που μπορεί να δώσει αποτελέσματα, είναι μια μελλοντική ευκαιρία που πρέπει να εκμεταλλευθεί. Εξαρτάται από τους φυσικούς να δώσουν την βοήθεια όπου οι άλλοι αισθάνονται αβέβαιοι για τον δρόμο που έχουν μπροστά τους.

Πραγματοποιώντας την πυρηνική σύντηξη

Η ενέργεια θα γίνει το σημαντικότερο ζήτημα για τη διεθνή σταθερότητα στον επόμενο αιώνα καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται και οι άνθρωποι απομακρύνονται από περιοχές με ανεπαρκή αποθέματα ενέργειας. Ακόμη και οι συντηρητικές εκτιμήσεις της αύξησης των πληθυσμών δείχνουν ότι η σημαντική πρόοδος στη διατήρηση της ενέργειας και τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, δεν θα είναι αρκετή για να στηρίξουν την ανθρωπότητα. Πέρα από τα μέσα του αιώνα που διανύουμε, θα απαιτηθούν νέες πηγές ενέργειας που ασκούν χαμηλή επίδραση στο περιβάλλον και παράγουν σχετικά αβλαβή απόβλητα.

Μια τέτοια πηγή ενέργειας είναι η πυρηνική τήξη, η διαδικασία με την οποία δίνει ενέργεια στον ήλιο. Όταν τα ελαφρά άτομα συντηχθούν μαζί, ή ενώνονται, απελευθερώνουν ενέργεια που μπορεί, θεωρητικά, να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Η σύντηξη μπορεί να πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο μεταξύ δύο ισοτόπων του υδρογόνου, δηλαδή δευτέριο και τρίτιο, τα οποία συντήκονται για να δημιουργήσουν έναν πυρήνα ηλίου ενέργειας 3,5 MeV και ένα νετρόνιο ενέργειας 14,1 MeV. Είναι αυτή η ενέργεια των νετρονίων που θα μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια.