Επιστήμονες στοχεύουν να αντιγράψουν τον ήλιο

Επιστήμονες στην Καλιφόρνια λένε ότι προσπαθούν να αντιγράψουν την ισχύ του ηλίου πυροδοτώντας ακτίνες λέιζερ πάνω σε ένα μικροσκοπικό σφαιρίδιο υδρογόνου σε μέγεθος μπιζελιού, το οποίο περιέχει 150 μικρογραμμάρια δευτέριου και τρίτιου, τα δύο ισότοπα του υδρογόνου με τα οποία γίνεται η σύντηξη προς ήλιον.

Φυσικοί στο Εθνικό Εργαστήριο Ανάφλεξης (ΝΙF) στο Livermore της Καλιφόρνιας υποστηρίζουν ότι τα πειράματα πυρηνικής σύντηξης ίσως προσφέρουν στον κόσμο μια καθαρή πηγή ενέργειας. Για να το πετύχουν στo εργαστήριο ΝΙF υπάρχει το ισχυρότερο λέιζερ στον κόσμο και γι αυτό οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να αναπαραγάγουν τις συνθήκες που επικρατούν στον πυρήνα του Ηλίου. 

Το εργαστήριο ΝΙF δημιουργήθηκε για να δοκιμάζει πυρηνικά όπλα, μπορεί όμως να ερευνήσει και τις πιθανότητες να χρησιμοποιηθεί η σύντηξη ως πηγή ενέργειας. Κι ενώ στην πυρηνική σχάση τα άτομα διασπώνται, η σύντηξη μιμείται τις αντιδράσεις που συμβαίνουν στο εσωτερικό του Ήλιου, στις οποίες ενώνονται μαζί (συντήκονται) πυρήνες οι οποίοι δέχονται μεγάλες πιέσεις σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Όταν ενώνονται, προς δημιουργία ενός νέου πυρήνα, απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας.

Το σφαιρίδιο του υδρογόνου θα το κτυπήσουν από όλες τις πλευρές 192 ακτίνες λέιζερ με δυνατότητα παραγωγής 500 τρισεκατομμυρίων βατ – ή 1.000 φορές την ποσότητα του αμερικανικού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας για 1 δευτερόλεπτο, σημειώνουν οι επιστήμονες. Τα 192 υπεριώδη λέιζερ – που σχηματίζουν την ισχυρότερη συστοιχία λέιζερ του κόσμου – θα πυροδοτούνται σε παλμούς διάρκειας 20 νανοδευτερολέπτων.

Τα λέιζερ αποτελούνται από κάτοπτρα, κρύσταλλα, οπτικές ίνες και ενισχυτές φωτός, συνολικού μήκους 90 χιλιόμετρα.

Έτσι με την διαδικασία αυτή θα αναπτυχθούν θερμοκρασίες της τάξης των 100 εκατομμυρίων βαθμών και πιέσεις δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από την ατμοσφαιρική πίεση στη Γη. Οπότε οι συνθήκες αυτές θα αναγκάσουν τους πυρήνες υδρογόνου να συντηχθούν και να απελευθερώσουν πολλαπλάσια ποσότητα ενέργειας, σε σχέση με την ενέργεια που χρειάζονται τα λέιζερ για να ξεκινήσουν την αντίδραση.
Αυτή δε η διαδικασία θα επαναληφθεί πολλές φορές με σκοπό την βελτίωση της σύμφωνα με τα αποτελέσματα που θα έχουν πάρει προηγουμένως οι επιστήμονες. Οπότε σε ένα χρόνο πιστεύουν ότι ίσως να καταφέρουν να προκαλέσουν μια πυρηνική αντίδραση ικανή να παραγάγει μεγάλες ποσότητες ενέργειας.

"Ελπίζουμε να δείξουμε με τα πειράματα ανάφλεξης ότι μπορούμε να παράγουμε περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιούμε για την παραγωγή της ενέργειας και ότι η σύντηξη μπορεί να μας δώσει ενέργεια απαλλαγμένη από διοξείδιο του άνθρακα", αναφέρει ο Ed Moses, διευθυντής του εργαστηρίου.

Η επιστήμη βρίσκεται περίπου 25 χρόνια μακριά από το να κατασκευάσει σταθμούς σύντηξης, οι οποίοι θα αποτελέσουν μια καθαρότερη εναλλακτική πηγή ενέργειας σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα. Αυτοί οι ηλεκτρικοί σταθμοί θα χρησιμοποιούν ισότοπα υδρογόνου (δευτέριο και τρίτιο), που θα έχουν ληφθεί από το θαλασσινό νερό, ως καύσιμο για να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς να ελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα, και με ελάχιστα ραδιενεργά απόβλητα, συμπλήρωσε ο Moses.

Η πυρηνική σύντηξη μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει εφικτό να αναπαραχθεί εξαιτίας της τρομερής ενέργειας που απαιτείται. Για να φθάσουν το δευτέριο και το τρίτιο στη λεγόμενη κατάσταση πλάσματος απαιτείται θερμοκρασία εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Τα άστρα λύνουν αυτό το πρόβλημα με τη βαρύτητά τους, η οποία προσφέρει την αναγκαία συμπίεση στο εσωτερικό τους.

Οι επιστήμονες θα χρειαστούν τουλάχιστον έναν χρόνο πειραμάτων για να διαπιστώσουν αν μπορούν να φτάσουν στη σύντηξη. Δεν είναι λίγοι αυτοί που έχουν αμφιβολίες. αν θα μπορεί το πείραμα να πετύχει. Είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο σύστημα και η σωστή λειτουργία του εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

Βέβαια ούτε ο Moses μπορεί να εγγυηθεί την επιτυχία του πειράματος, αλλά τονίζει όμως πως κάθε σημαντικό εγχείρημα στην ιστορία της επιστήμης έκρυβε κινδύνους και ότι η αξία του αποτελέσματος των πειραμάτων θα είναι ανυπέρβλητη.

“Σε μία δεκαετία, κανείς δεν θα θυμάται το κόστος. Το εργαστήριο θα ανοίξει νέους ορίζοντες για την ανθρωπότητα και θα αποδειχθεί εξίσου σημαντικό με το ταξίδι στη Σελήνη, την κατασκευή της ατομικής βόμβας και την εφεύρεση του αεροπλάνου. Τα μεγάλα εγχειρήματα που προκαλούν τη φαντασία, είναι αυτά που μας καθορίζουν ως είδος”.

Η λειτουργίÎ
± του εργαστηρίου θα στοιχίζει 140 εκατ. δολάρια τον χρόνο, και σε περίοδο μεγάλης οικονομικής κρίσης υπάρχουν φυσικά πολλές αντιρρήσεις.  Αλλά αν πετύχουν τα πειράματα, δεν θα χρειάζονται υπόγειες δοκιμές για τα πυρηνικά οπλικά συστήματα, τα αστέρια θα αποκαλύψουν τα μυστικά της κρυφής ζωής τους και τέλος θα ανοίξει ο δρόμος για τη δημιουργία εργοστασίων παραγωγής ενέργειας νέας μορφής.

«Αν επιτύχουμε την παραγωγή ενέργειας από σύντηξη, θα έχουμε στη διάθεσή μας απεριόριστα αποθέματα ενέργειας χωρίς άνθρακα, που θα μπορεί να παραχθεί οπουδήποτε στη Γη. Θα αλλάξουν τα πάντα», τονίζει ο Moses.

Η μέθοδος στο Εργαστήριο ΝΙF του Livermore που ονομάζεται «fast ignition» χρειάζεται πολύ μικρότερη εγκατάσταση από εκείνη του προγράμματος ΙΤΕR, αυτής που θα εγκατασταθεί στη Γαλλία. Η μέθοδος του ΝΙF χρησιμοποιεί για την επίτευξη της σύντηξης παλμούς, ενώ το ΙΤΕR χρησιμοποιεί μαγνητικούς δακτυλίους, κάτι που ανεβάζει τρομερά το κόστος. Έτσι ενώ το κόστος του ΝΙF είναι 800 εκατομμύρια ευρώ και τα πρώτα αποτελέσματα των ερευνών αναμένονται ως το 2011, το κόστος του ΙΤΕR υπολογίζεται ότι θα αγγίξει τα 10 δισ. ευρώ και η κατασκευή του θα ολοκληρωθεί το 2017.

Επίσης στη Βρετανία βρίσκεται σε διαδικασία ανάπτυξης ένα άλλο αντίστοιχο πρόγραμμα, το HiPER, με ένα επίσης πολύ ισχυρό λέιζερ, με το οποίο θα γίνει προσπάθεια πρόκλησης πυρηνικής σύντηξης. Στο πρόγραμμα HiPER λαμβάνουν μέρος περισσότερες από δέκα χώρες, αναμένεται να ξεκινήσει σε περίπου πέντε χρόνια και το κόστος του υπολογίζεται σε 750 εκατ. ευρώ.

Τέλος τα πειράματα στο NIF θα αρχίσουν το 2009, με τα πρώτα αποτελέσματα να αναμένονται το διάστημα 2010-2012. Πάντως, οι ειδικοί υπολογίζουν πως θα απαιτηθούν άλλα 25 χρόνια για την κατασκευή των πρώτων σταθμών παραγωγής καθαρής ενέργειας από σύντηξη. Οι σταθμοί αυτοί θα χρησιμοποιούν άτομα υδρογόνου από θαλασσινό νερό ως καύσιμο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς άνθρακα με ελάχιστα ραδιενεργά απόβλητα.

Πηγή: UPI-New York Times