Ένας νέος πυρηνικός αντιδραστήρας σύντηξης ίσως λύσει το πρόβλημα της παρατεταμένης αντίδρασης

Αντιδραστήρας Πυρηνικής Σύντηξης

Μια ομάδα ερευνητών από τη Γερμανία έχει ολοκληρώσει την κατασκευή ενός νέου πειραματικού αντιδραστήρα σύντηξης, ο οποίος ελπίζουν, ότι θα ξεπεράσει όλα τα άλλα μοντέλα έχοντας την μεγαλύτερη παρατεταμένη αντίδραση, σύμφωνα με ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Science.

Οι αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης έχουν ως στόχο να αναπαράγουν τις διαδικασίες που συμβαίνουν στο εσωτερικό των άστρων για τη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τήκοντας ελαφρύτερα άτομα (όπως το υδρογόνο και το ήλιο) μαζί, για να σχηματίσουν βαρύτερα στοιχεία. Η πυρηνική σύντηξη είναι ακόμα σε πειραματικό στάδιο, και είναι απίθανο ότι θα έχουμε εμπορικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πριν από το 2050, αλλά ερευνητές ανά τον κόσμο επιδιώκουν την δημιουργία ενός λειτουργικού αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης καθότι παράγει πολλή ενέργεια χρησιμοποιώντας μια μικρή ποσότητα καυσίμου.

Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας σύντηξης απαιτεί τα άτομα να βρίσκονται σε ένα εξαιρετικά θερμό πλάσμα ( πάνω από 100 εκατομμύρια βαθμούς κελσίου περίπου), κάτι που δεν μπορεί να γίνει σε μεγάλη κλίμακα προς το παρόν. Οι ερευνητές στο Ινστιτούτο για τη φυσική πλάσματος Max Planck στη Γερμανία, ωστόσο πιστεύουν ότι έχουν βρει τη λύση.

Για την επίτευξη του εξαιρετικά θερμού πλάσματος, οι ερευνητές συνήθως χρησιμοποιούν τυπικά λέιζερ για να θερμάνουν το αέριο και το πλάσμα παγιδεύεται από ένα μαγνητικό πεδίο. Κρατώντας το πλάσμα θερμό και περιορισμένο είναι η κύρια τεχνολογική πρόκληση, όταν πρόκειται για αντιδραστήρες.

Το πιο σύνηθες μοντέλο των πυρηνικών αντιδραστήρων ονομάζεται Tokamak, μια συσκευή που περιορίζει το πλάσμα σε σχήμα ντόνατ. Για να διατηρηθεί το πλάσμα σε αυτό το σχήμα, ισχυροί μαγνήτες περιβάλλουν τον αντιδραστήρα και ένα ηλεκτρικό ρεύμα επάγεται στο πλάσμα. Αυτό το ρεύμα περιορίζει σημαντικά τον Tokamak, αφού μπορεί να κάνει το πλάσμα να απελευθερωθεί από τη μαγνητική συγκράτηση και να βλάψει σοβαρά τον αντιδραστήρα. Το ρεύμα μπορεί να παρέχεται μόνο σε σύντομους παλμούς, περιορίζοντας το χρόνο σύντηξης μόνο λίγα λεπτά.

Ένα άλλο μοντέλο ονομάζεται Stellarator. Οι Stellarator εφευρέθηκαν από τον Αμερικανό φυσικό Lyman Spitzer το 1950, αλλά έπεσαν σε δυσμένεια, στη δεκαετία του 1970 καθότι οι Tokamak έδιναν πολύ καλύτερα αποτελέσματα. Οι Stellarator περιορίζουν το πλάσμα σε ένα παράξενο στριμμένο ντόνατ, χωρίς την ανάγκη για ένα επαγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα στο εσωτερικό, αλλά απαιτούν πολύ περισσότερους μαγνήτες και ένα πιο πολύπλοκο σχέδιο για να κρατήσουν το πλάσμα περιορισμένο.

Η νέα συσκευή από το Ινστιτούτο Max Planck, που ονομάζεται Wendelstein 7-Χ (W7X) είναι ένας Stellarator. Είναι ο μεγαλύτερος στο κόσμο στα 16 μέτρα σε διάμετρο και η επιστημονική ομάδα πίσω από αυτόν ελπίζει να αξιολογήσει την καταλληλόλητα του σχεδιασμού του για εμπορικούς αντιδραστήρες σύντηξης. Ο νέος αυτός πειραματικός αντιδραστήρας σύντηξης πήρε 19 χρόνια για να ολοκληρωθεί και έχει 425 μετρικούς τόνους υπεραγώγιμων μαγνητών, οι οποίοι πρέπει να είναι σε θερμοκρασία απόλυτου μηδενός. Ανάμεσα σε αυτούς τους μαγνήτες υπάρχουν 250 θύρες για την προμήθεια και την απομάκρυνση του καυσίμου, για την τοποθέτηση διαγνωστικών μέσων και για τη θέρμανση του πλάσματος χρησιμοποιώντας μικροκύματα.

Ο Wendelstein 7-Χ (W7X), σύμφωνα με τους ερευνητές θα είναι σε θέση να λειτουργήσει έως και 30 λεπτά εκκένωσης πλάσματος. Αν ο αντιδραστήρας καταφέρει να λειτουργεί έτσι, θα είναι ένα σοβαρό βήμα μπροστά όσον αφορά τη τεχνολογία που θα χρησιμοποιηθεί σε αντιδραστήρες σύντηξης στο μέλλον.

Οι ερευνητές υπολογίζουν να θέσουν τον αντιδραστήρα σε λειτουργία μέχρι το τέλος του Νοεμβρίου και επί του παρόντος αναμένουν την έγκριση για το πράσινο φως από τη γερμανική πυρηνική αρχή.

Παραπομπές

Το άρθρο – Twisted logic

Wendelstein 7-X

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *