Επιστήμονες του MIT θέλουν να φτιάξουν ένα πιλοτικό εργοστάσιο που να λειτουργεί στα προσεχή 15 χρόνια, σε συνεργασία με τη νέα ιδιωτική αμερικανική εταιρεία Commonwealth Fusion Systems-CFS (τεχνολογικό κομμάτι και αυτή του ΜΙΤ), ώστε έως τότε να έχει αναπτυχθεί η κατάλληλη τεχνολογία για την παραγωγή ενέργειας από πυρηνική σύντηξη. Βεβαίως είναι ένα όνειρο δεκαετιών, που τώρα φαίνεται να έρχεται πιο κοντά στην υλοποίησή του.
Οπτικοποίηση του προτεινόμενου πειράματος Tokamak SPARC. Χρησιμοποιώντας μαγνήτες υψηλού πεδίου που κατασκευάστηκαν με πρόσφατα διαθέσιμα υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας, αυτό το πείραμα θα ήταν το πρώτο ελεγχόμενο πλάσμα σύντηξης για παραγωγή καθαρής ενέργειας.
Η πυρηνική σύντηξη βασίζεται στη συγχώνευση ατόμων υδρογόνου, που δημιουργούν το βαρύτερο ήλιο και παράλληλα απελευθερώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε «καθαρό» ηλεκτρισμό. Μια διαδικασία που δεν εκπέμπει άνθρακα στην ατμόσφαιρα και δεν επιδεινώνει την κλιματική αλλαγή.
Σήμερα η πιο προχωρημένη προσπάθεια παραγωγής ενέργειας από πυρηνική σύντηξη είναι ο «Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας» (ITER) που κατασκευάζεται στην Προβηγκία της Γαλλίας. Είναι ένα φιλόδοξο πρόγραμμα ύψους 18 δισ. €, που έχει σχεδιασθεί για να παράγει 100 μεγαβάτ θερμότητας, όμως έχει γνωρίσει διαδοχικές καθυστερήσεις και μεγάλες υπερβάσεις κόστους στην πορεία, ενώ επιπλέον δεν θα μετατρέπει άμεσα τη θερμότητα σε ηλεκτρισμό.
Η νέα συμμαχία ΜΙΤ-CFS, που έχει ήδη εξασφαλίσει χρηματοδότηση 50 εκατομμυρίων δολαρίων έως τώρα από την ιταλική ενεργειακή εταιρεία ΕΝΙ, θα αξιοποιήσει μια νέα γενιά ισχυρότερων υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας που θα δημιουργούν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο θα συγκρατεί αιωρούμενο το καυτό πλάσμα «καυσίμου» (υδρογόνου) στην καρδιά του θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα.
Αυτό θα επιτρέψει στον αντιδραστήρα να είναι πολύ μικρότερος σε όγκο σε σχέση με τον αντιδραστήρια του ITER (μόλις το ένα εξηκοστό πέμπτο), καθώς επίσης φθηνότερος και πιο εύχρηστος. Συνολικά, με βάση τα αμερικανικά σχέδια, η υπό ανάπτυξη μονάδα ηλεκτροπαραγωγής από πυρηνική σύντηξη θα είναι μόνο το ένα πέμπτο σε μέγεθος σε σχέση με την αντίστοιχη σχεδιαζόμενη μονάδα του ITER – και αυτό θα αποτελεί μεγάλο συγκριτικό πλεονέκτημα, όταν φθάσει η στιγμή της εμπορικής αξιοποίησης.
Σε πρώτη φάση μέσα την επόμενη τριετία, 30 εκατ. δολάρια θα επενδυθούν σε έρευνα στο ΜΙΤ, με στόχο τη μετατροπή των υπεραγωγών στους ισχυρότερους παγκοσμίως ηλεκτρομαγνήτες υψηλής απόδοσης.
Η θερμοπυρηνική σύντηξη απαιτεί θερμοκρασίες εκατοντάδων εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, μεγαλύτερων από ό,τι στο κέντρο του Ήλιου, τις οποίες όμως είναι αδύνατο να αντέξει οποιοδήποτε υλικό. Για να επιτευχθεί αυτό, πρέπει να δημιουργηθούν πανίσχυρα μαγνητικά πεδία που θα συγκρατούν στο κενό, χωρίς να αγγίζει τα τοιχώματα του αντιδραστήρα, το καυτό πλάσμα, δηλαδή τη «σούπα» των υποατομικών σωματιδίων. Τα νέα υπεραγώγιμα υλικά από το οξείδιο YBCO, που αντέχουν μεγάλες θερμοκρασίες, καθιστούν πιο εύκολη τη δημιουργία τέτοιων μαγνητών, που θα είναι μικρότεροι σε μέγεθος αλλά πιο ισχυροί.
Στη συνέχεια, μέσα στην επόμενη δεκαετία, οι ερευνητές του Κέντρου Επιστήμης Πλάσματος και Σύντηξης του ΜΙΤ στοχεύουν να αναπτύξουν τον πρώτο στον κόσμο αντιδραστήρα «τσέπης» πυρηνικής σύντηξης με την ονομασία SPARC (μετεξέλιξη του σχεδίου του αντιδραστήρα «τόκαμακ» του ITER), ο οποίος θα παράγει περισσότερη θερμική ενέργεια (100 MW) από όση θα καταναλώνει.
Τελικά, στην τρίτη φάση, σε 15 χρόνια από σήμερα, ελπίζουν να έχουν μετατρέψει τον αντιδραστήρα SPARC σε ένα πιλοτικό εργοστάσιο ισχύος 200 μεγαβάτ, που θα μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική και το οποίο θα διασυνδεθεί με το δίκτυο ηλεκτρισμού.
Ο ITER αναμένεται να έχει λειτουργήσει έως το 2035, ενώ ο SPARC νωρίτερα. Κατά κάποιο τρόπο, ξεκινά μια κούρσα ανταγωνισμού ανάμεσα στους δύο αντιδραστήρες. Μια άλλη βρετανική εταιρεία, η Tokamak Energy, προσπαθεί επίσης να αναπτύξει μια παρόμοια τεχνολογία, αξιοποιώντας και αυτή τους νέους υπεραγωγούς, όμως το εγχείρημα του ΜΙΤ θεωρείται πιο πολλά υποσχόμενο.
Αντίθετα με το ουράνιο ή το πλουτώνιο που χρησιμοποιούνται ως πυρηνικά καύσιμα στους σημερινούς πυρηνικούς αντιδραστήρες σχάσης για ηλεκτροπαραγωγή, το υδρογόνο, που θα είναι το καύσιμο για τους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, δεν πρόκειται ποτέ να αποτελέσει είδος σε έλλειψη, καθώς υπάρχει σε αφθονία παντού. Επιπλέον, εκτός από το ότι δεν δημιουργεί «αέρια του θερμοκηπίου», η πυρηνική σύντηξη δεν παράγει ούτε επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα, όπως συμβαίνει με τη σχάση.
Πηγές: ΑΠΕ και ΜΙΤ
