Πυρηνική σύντηξη: Μπορεί η ανακάλυψη των ΗΠΑ να αλλάξει το μέλλον της ανθρωπότητας;

Η ανακοίνωση από Αμερικανούς επιστήμονες ότι κατάφεραν να παράξουν θετικό ισοζύγιο ενέργειας από τη πυρηνική σύντηξη αναπτερώνει τις ελπίδες ότι η ανθρωπότητα μια ημέρα θα καταφέρει να λύσει το ενεργειακό ζήτημα.

Για την ώρα τα τεχνικά εμπόδια είναι πολλά και μεταθέτουν στο μέλλον την όποια εκμετάλλευση της σύντηξης, που «παράγει» την ενέργεια στο εσωτερικό των άστρων.

Ωστόσο, το επίτευγμα των Αμερικανών επιστημόνων, θα ανοίξει τον δρόμο για μεγάλες επενδύσεις σε αυτόν τον τομέα με τις τεράστιες προοπτικές του.

Για το 2022, όπως σημειώνει το Bloomberg, οι επενδυτές θα ρίξουν στην αγορά πάνω από ένα 1 δισ, δολάρια. Αν και αυτό είναι μικρότερο από αυτό του 2021, όταν ξεπέρασε τα 2,6 δισ. δολάρια, αποτελεί τριπλάσιο ποσό από αυτό του 2020.

Η σχετική «αγορά» λοιπόν είναι έτοιμη να ανοίξει και να απορροφήσει μεγάλα ποσά, αφού ίσως πρώτα καταλήξει στην τεχνολογικά βέλτιστη λύση.

Ήδη περί τις 10 εταιρείες startup, με διαφορετικές προσεγγίσεις η κάθε μία, εργάζονται πάνω στα τεχνολογικά και μηχανολογικά προβλήματα που βάζει η σύντηξη και έχουν ήδη ροή χρηματοδότησης.

Τι σημαίνει η ανακάλυψη

Σύμφωνα με το υπουργείο Ενέργειας, το πείραμα έγινε στις 5 Δεκεμβρίου και για πρώτη φορά οι επιστήμονες του LLNL πέτυχαν να παραχθεί καθαρό κέρδος (net gain) ενέργειας από τη σύντηξη δύο ελαφρών ατόμων υδρογόνου σε ένα βαρύτερο.

Η Αράτι Πραμπάκαρ, η διευθύντρια του Γραφείου Επιστημών και Τεχνολογίας του Λευκού Οίκου, είπε ότι το πείραμα συνιστά «ένα τεράστιο παράδειγμα του τι μπορούμε να επιτύχουμε με την επιμονή».

Η σύντηξη είναι η αντίδραση που τροφοδοτεί τον Ήλιο και οι επιστήμονες επιδίωκαν εδώ και δεκαετίες να την επιτύχουν και στη Γη.

BREAKING NEWS: This is an announcement that has been decades in the making.

On December 5, 2022 a team from DOE’s @Livermore_Lab made history by achieving fusion ignition.

This breakthrough will change the future of clean power and America’s national defense forever. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ

— U.S. Department of Energy (@ENERGY) December 13, 2022

Πυρηνικοί επιστήμονες εκτός του εργαστηρίου LLNL, όπου έγινε το πείραμα, είπαν ότι το επίτευγμα αυτό είναι σημαντικό βήμα, όμως απομένουν ακόμη να γίνουν πολλά μέχρι να καταστεί η σύντηξη εμπορικά βιώσιμη.

Ο Τόνι Ράουλστοουν, ειδικός σε θέματα πυρηνικής ενέργειας στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, εκτιμά ότι η παραγωγή ενέργειας στο πείραμα ήταν μόλις το 0,5% της ενέργειας που χρειάστηκε για να τεθούν αρχικά σε λειτουργία τα λέιζερ.

«Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι το αποτέλεσμα αυτό είναι μια επιτυχία για την επιστήμη.

Όμως ακόμη είναι πολύ μακριά από την παραγωγή χρήσιμης, άφθονης, καθαρής ενέργειας», σχολίασε.

Η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας, από την πλευρά της, χαιρέτισε επιφυλακτικά την πρόοδο αυτή, τονίζοντας όμως ότι για να επιτευχθεί η ενεργειακή μετάβαση η σύντηξη δεν θα πρέπει να επιβραδύνει τις προσπάθειες για την προώθηση άλλων εναλλακτικών λύσεων, όπως είναι η ηλιακή και η αιολική ενέργεια και η πυρηνική σχάση. «Είναι το πρώτο βήμα που μας λέει ότι ‘Ναι, δεν είναι απλώς μια φαντασία, μπορεί να γίνει, θεωρητικά’» σχολίασε ο Άντριου Σόουντερ, ειδικός σε θέματα τεχνολογίας στο EPRI, έναν μη κερδοσκοπικό οργανισμό ενεργειακής έρευνας και ανάπτυξης.

Τι είναι η σύντηξη

Όπως αναφέρουν οι New York Times είναι μια θερμοπυρηνική αντίδραση που τροφοδοτεί με ενέργεια τα αστέρια στο σύμπαν, όταν τα άτομα υδρογόνου (H) προσκρούουν και συνενώνονται, σχηματίζοντας άτομα ηλίου (He).

Η μάζα ενός ατόμου ηλίου (He) είναι ελαφρώς μικρότερη από το άθροισμα της μάζας δύο ατόμων υδρογόνου (H) που απαιτούνται για τον σχηματισμό του, ενώ η διαφορά αυτή της μάζας εκλύεται ως ενέργεια.

Είναι η διαδικασία με την οποία ενώνονται πυρήνες ελαφρών ατόμων, όπως του υδρογόνου σε βαρύτερα, η οποία παράγει τεράστια ποσότητα ενέργειας. Η σύντηξη χρειάζεται, ωστόσο, τεράστιες ποσότητες θερμοκρασίας και πίεσης.

Το επαναστατικό επίτευγμα των Αμερικανών που ανακοινώθηκε χθες ήταν ότι για πρώτη φορά παρήχθη περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρειάστηκε για το πείραμα, το οποίο κόστισε πάνω από 3 δισ. δολάρια.

Από μια «κάψουλα» υδρογόνου μεγέθους κόκκου πιπεριού παρήχθη ενέργεια αρκετή να ζεστάνει λίγα λίτρα νερό. Το πείραμα ήταν περισσότερο μια δοκιμή για το πώς θα μπορούσαμε στο μέλλον να βρούμε τρόπους για να εκμεταλλευτούμε τη σύντηξη.

Οι στόχοι των ερευνητών

Το νέο ότι μπορεί να παραχθεί άφθονη ενέργεια δεν δημιουργεί χαμόγελα μόνο σε επιχειρηματίες που δραστηριοποιούνται σε σχετικούς τομείς, αλλά και στους επιστήμονες, για δύο λόγους.

Πρώτον, η ενέργεια μέσω της πυρηνικής σύντηξης διαρκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, ενώ δεν απαιτείται σε μεγάλες ποσότητες. Έτσι, ένα φλιτζάνι υδρογόνου, μπορεί να τροφοδοτήσει με ενέργεια ενός αιώνα τις ανάγκες ενός νοικοκυριού.

Έπειτα, ο δεύτερος λόγος είναι ότι δεν επιβαρύνεται το περιβάλλον, αφού δεν εκπέμπει ρύπους, όπως άνθρακα ή ραδιενεργά απόβλητα.

Παραδείγματος χάριν, αν μπορούσε να εφαρμοστεί σε παγκόσμια κλίματα μέσα σε μία μέρα, τότε θα «εξαφανίζονταν» το ζήτημα της κλιματικής αλλαγής από τη μόλυνση που προκαλεί ο άνθρωπος, αφού η πλειοψηφία των ρύπων προέρχεται από την ενέργεια.

Οι επιστήμονες παρά τις αισιόδοξες σκέψεις τους, γνωρίζουν ότι θα χρειαστούν δεκαετίες μέχρι να τεθεί σε πλήρη και παγκόσμια ισχύ η παραγωγή ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης. Οι πρώτες δοκιμές σε ευρεία βάση αναμένονται το 2033, όμως θα πολλαπλασιαστούν το 2050.

Έπειτα, υπάρχει το πρόβλημα της κλιματικής αλλαγής, καθώς ναι μεν η άφθονη ενέργεια θα «λύσει τα χέρια της ανθρωπότητας», μέχρι τότε όμως, ενδέχεται να προκύψουν ζητήματα που θα πάρουν τα βλέμματα μακριά από την παραγωγή άφθονης ενέργειας, όπως η έλλειψη πόρων.