Πυρηνική Σύντηξη: Νέο ρεκόρ απόδοσης φέρνει ακόμα πιο κοντά την «άπειρη» καθαρή ενέργεια

Σημαντική πρόοδος καταγράφεται στον τομέα της πυρηνικής σύντηξης, καθώς Γερμανοί επιστήμονες σημείωσαν ένα νέο ρεκόρ στο πλαίσιο πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν στον αντιδραστήρα Wendelstein 7-X, του Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) στο Γκράιφσβαλντ της Γερμανίας. Η εξέλιξη αυτή φέρνει την επιστημονική κοινότητα ένα βήμα πιο κοντά στον φιλόδοξο στόχο της παραγωγής καθαρής, σχεδόν απεριόριστης ενέργειας.

Η πυρηνική σύντηξη βασίζεται στη συνένωση ισοτόπων υδρογόνου υπό ακραίες θερμοκρασίες, δημιουργώντας υπέρθερμο πλάσμα και απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας, με τρόπο παρόμοιο με αυτόν που παρατηρείται στον ήλιο. Ωστόσο, η επίτευξη αυτών των συνθηκών στη Γη αποτελεί τεράστια τεχνική πρόκληση. Μέχρι σήμερα, τα περισσότερα πειραματικά μοντέλα αντιδραστήρων καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια από αυτή που παράγουν.

Οι λεγόμενοι «stellarators», στους οποίους ανήκει και ο Wendelstein 7-X, θεωρούνται από τα πιο υποσχόμενα μοντέλα. Διαφέρουν από τους γνωστότερους tokamak αντιδραστήρες, καθώς χρησιμοποιούν εξωτερικά μαγνητικά πεδία για να σταθεροποιήσουν το πλάσμα σε ένα δακτυλιοειδές θάλαμο κενού. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει καλύτερη διατήρηση του πλάσματος, κάτι κρίσιμο για τη μετάβαση από το πειραματικό στάδιο στην εμπορική εκμετάλλευση.

Κατά τη διάρκεια των πρόσφατων δοκιμών, ο W7-X ξεπέρασε σημαντικά τα προηγούμενα ρεκόρ που είχαν σημειωθεί από τους αντιδραστήρες JT60U στην Ιαπωνία και JET στο Ηνωμένο Βασίλειο, ειδικά όσον αφορά τη διάρκεια σταθερής διατήρησης του πλάσματος. Το πιο αξιοσημείωτο όμως επίτευγμα ήταν η επίτευξη ενός νέου ρεκόρ στο λεγόμενο «triple product», έναν κρίσιμο δείκτη επιτυχίας στην πυρηνική σύντηξη, που συνδυάζει την πυκνότητα των σωματιδίων, τη θερμοκρασία σύντηξης και τον χρόνο συγκράτησης ενέργειας.

Ο Thomas Klinger, επικεφαλής των επιχειρήσεων του Wendelstein 7-X, δήλωσε ότι η επίδοση αυτή αποτελεί «ένα τεράστιο επίτευγμα για τη διεθνή επιστημονική ομάδα». Όπως σημείωσε, η αύξηση του triple product σε επίπεδα αντίστοιχα με εκείνα των tokamak, κατά τη διάρκεια παρατεταμένων παλμών πλάσματος, συνιστά ένα ακόμη σημαντικό ορόσημο στην πορεία προς την εμπορική αξιοποίηση των stellarators.

Καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία είχε η ανάπτυξη ενός νέου συστήματος έγχυσης καυσίμου, το οποίο συνδύαζε τη συνεχή ανατροφοδότηση του αντιδραστήρα με παλμούς θέρμανσης μέσω μικροκυμάτων. Συγκεκριμένα, 90 κατεψυγμένα «σφαιρίδια» υδρογόνου εκτοξεύτηκαν στο πλάσμα με ταχύτητα 800 μέτρων ανά δευτερόλεπτο, ενώ ταυτόχρονα παλμοί μικροκυμάτων διατηρούσαν τη θερμοκρασία σε κορυφές έως και 30 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Η συγχρονισμένη αυτή διαδικασία συνέβαλε στη σταθερότερη και μακροχρόνια διατήρηση του πλάσματος.

Η ίδια πειραματική περίοδος οδήγησε και σε νέο ρεκόρ ενεργειακής απόδοσης, με τον αντιδραστήρα να φτάνει συνολική ενεργειακή απόδοση 1,8 gigaojoules σε διάρκεια έξι λεπτών, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ των 1,3 gigaojoules του Φεβρουαρίου 2023, αλλά και το αντίστοιχο ρεκόρ του EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) στην Κίνα.

Ο Robert Wolf, επικεφαλής του τομέα θέρμανσης stellarator στο IPP, τόνισε ότι «τα ρεκόρ αυτής της καμπάνιας είναι πολύ περισσότερα από απλούς αριθμούς». Όπως επισήμανε, αντιπροσωπεύουν ένα ουσιαστικό βήμα στην επικύρωση του μοντέλου των stellarators, χάρη και στη συμβολή της διεθνούς επιστημονικής συνεργασίας.

Η πρόοδος που καταγράφεται στο Wendelstein 7-X αποδεικνύει ότι η πυρηνική σύντηξη, παρότι απέχει ακόμα από την πρακτική εφαρμογή της, κινείται σταθερά προς την κατεύθυνση μιας νέας εποχής καθαρής και σχεδόν ανεξάντλητης ενέργειας.

[via]