Τα λέιζερ ενεργοποιούν την έρευνα τήξης

Από σελίδα του PhysicsWeb 23 Αυγούστου 2001

Μια νέα μέθοδος για το ξεκίνημα της πυρηνική τήξης έχει ωθήσει ψηλά τις ελπίδες για την εκμετάλλευση αυτής της ενέργειας που δίνει και την ενέργεια στον ήλιο. Επιστήμονες από την Ιαπωνία και την Βρεττανία έχουν χρησιμοποιήσει λέιζερ και να συμπιέσουν και να αναφλέξουν τα πυρηνικά καύσιμα, μια τεχνική που θα μπορούσε να είναι το νέο ξεκίνημα στους αντιδραστήρες ισχύος, που παράγουν εκατοντάδες φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι αυτές καταναλώνουν (Nature 412 798).

Η πυρηνική τήξη είναι μια ελκυστική εν δυνάμει πηγή ενέργειας επειδή τα δύο ισότοπα του υδρογόνου που χρησιμοποιούνται για τα καύσιμα - δευτέριο και τρίτιο - είναι εύκολα προς διάθεση. Δεν παράγει επίσης κανένα διοξείδιο του άνθρακα ή μακρόβιο ραδιενεργό προϊόν αποσύνθεσης. Εντούτοις, απαιτείται μια θερμοκρασία περίπου 50 εκατομμυρίων βαθμών για να υπερνικήσει την αντίδραση μεταξύ των τηκομένων πυρήνων δευτέριου και τριτίου.

Η νέα τεχνική "γρήγορης ανάφλεξης" έχει καταδειχθεί από τον Ryosuke Kodama και συνάδελφους του, του Πανεπιστημίου της Οζάκα και των ερευνητών από το εργαστήριο Rutherford Appleton, το   Imperial College και το Πανεπιστήμιο της Υόρκης στη Βρεττανία. Όπως στη συμβατική μέθοδο "αδρανούς περιορισμού", η γρήγορη ανάφλεξη χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ για να συμπιέσουν τους 'σβόλους' δευτέριου και τριτίου και το εκρηγνυόμενο πλάσμα που τους περιβάλλει, προκαλεί έτσι μια ισοδύναμη και αντίθετη κατάρρευση των καυσίμων. Αλλά αντίθετα από την παλαιά προσέγγιση, στην οποία τα συμπιεσμένα καύσιμα θερμαίνονται από την κατάρρευση των ακριβώς χρονομετρημένων κυμάτων κλονισμού, η γρήγορη ανάφλεξη χρησιμοποιεί έναν δεύτερο, πιό σύντομο, παλμό λέιζερ για να αρχίσει την αλυσιδωτή αντίδραση τήξης.

Ο Μichael Key του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια, που γράφει σε ένα συμπληρωματικό άρθρο στο περιοδικό Nature, λέει ότι εάν είναι εφικτό στις υψηλότερες ενέργειες, η γρήγορη ανάφλεξη θα μπορούσε να οδηγήσει στις σοβαρές διεθνείς προσπάθειες για να παραχθεί η τήξη. Αλλά αυτός προειδοποιεί ότι η εμπειρία άλλων προγραμμάτων τήξης πρέπει να μετριάσει τέτοιους ενθουσιασμούς. "Σε ένα τέτοιο αρχικό στάδιο," λέει, "αυτή η νέα προσέγγιση στην ενέργεια τήξης θα πρέπει να αντιμετωπισθεί σαν ελπιδοφόρος, αλλά είναι θεωρητική, μέχρι να γίνει πολύ περισσότερη πρακτική εργασία."

Ελπίδα για το μέλλον

Η πυρηνική σύντηξη, που αντίθετα από την πυρηνική σχάση, στοχεύει στην συνένωση ελαφρών πυρήνων (υδρογόνου, λιθίου) για τη δημιουργία ενός βαρύτερου πυρήνα, απελευθερώνει με αυτό το τρόπο τεράστια ενέργεια.

Στα άστρα η σύντηξη του υδρογόνου συντελείται λόγω της βαρυτικής πίεσης που ασκεί η τεράστια μάζα του άστρου. Στη Γη, όμως, η απαιτούμενη πίεση πρέπει να επιτευχθεί με άλλο τρόπο. Αυτό μπορεί να συμβεί χρησιμοποιώντας ισχυρά μαγνητικά πεδία σε ειδικές συσκευές που ονομάζονται Tokamak ή με ακτίνες laser όπως στο νέο πείραμα. 

Οταν το υδρογόνο συμπιεστεί, σχηματίζεται πλάσμα, δηλαδή γυμνοί πυρήνες όπως στον Ηλιο. Αν και αξιοποιείται στην κατασκευή πυρηνικών όπλων, οι Φυσικοί ακόμη δεν έχουν κατορθώσει μέχρι σήμερα να παράγουν ενέργεια με ελεγχόμενο τρόπο από τη διαδικασία αυτή.