Εδώ και δεκαετίες, η πυρηνική σύντηξη θεωρείται το «Ιερό Δισκοπότηρο» της καθαρής ενέργειας. Οι επιστήμονες συχνά λένε ότι η πραγματική της εφαρμογή βρίσκεται πάντα «δέκα χρόνια μακριά». Η προοπτική μιας ανεξάντλητης, ασφαλούς και καθαρής ενεργειακής πηγής έχει τροφοδοτήσει αμέτρητα ερευνητικά προγράμματα, χωρίς όμως την πολυπόθητη εμπορική επιτυχία. Στο Πανεπιστήμιο της British Columbia (UBC) στον Καναδά, μια ομάδα χημικών επιχειρεί να φέρει αυτή την προοπτική πιο κοντά, με μια μικρή διάταξη που χωράει πάνω σε πάγκο εργαστηρίου. Το όνομά του είναι Thunderbird και, όπως όλα δείχνουν, καταφέρνει να ανοίξει νέους δρόμους εκεί όπου η επιστήμη είχε για χρόνια αδιέξοδα.
Το Thunderbird δεν θυμίζει τα γιγαντιαία τούνελ και τις τεράστιες εγκαταστάσεις που έχουμε συνδέσει με την πυρηνική σύντηξη. Αντίθετα, είναι περίπου στο μέγεθος ενός μικρού ψυγείου και βασίζεται σε σχετικά απλές ηλεκτροχημικές αρχές. Η συσκευή, που παρουσιάστηκε σε νέα μελέτη στο περιοδικό Nature, λειτουργεί με πλάσμα για να ενώσει δύο ιόντα δευτερίου, ισότοπο του υδρογόνου, και να πυροδοτήσει έτσι μια αντίδραση σύντηξης.
Το σημαντικότερο εύρημα της ομάδας είναι ότι κατάφεραν να συνδέσουν την ηλεκτροχημεία με την επιστήμη της σύντηξης με τρόπο απολύτως μετρήσιμο. Ενεργοποιώντας ένα ηλεκτροχημικό κύτταρο που παράγει ιόντα δευτερίου, αύξησαν τον ρυθμό σύντηξης κατά 15%. Πρόκειται για την πρώτη πειραματική απόδειξη μιας ιδέας που είχε προταθεί πριν από 35 χρόνια, αλλά τότε είχε απορριφθεί. Ο επικεφαλής της μελέτης, Curtis Berlinguette, τόνισε ότι «ο συνδυασμός πλάσματος και ηλεκτροχημείας γίνεται για πρώτη φορά», επισημαίνοντας ότι ο στόχος είναι να καταστεί πιο εύκολη η κλιμάκωση αυτής της τεχνολογίας.
Το Thunderbird αποτελείται από τρία βασικά τμήματα. Ένας προωθητής πλάσματος γεμισμένος με αέριο δευτερίου ιονίζει το αέριο και κατευθύνει τα ιόντα προς μια μεταλλική επιφάνεια από παλλάδιο. Με την πάροδο του χρόνου, το παλλάδιο «φορτώνεται» με ιόντα δευτερίου, τα οποία τελικά συγκρούονται μεταξύ τους. Η σύγκρουση προκαλεί γεγονότα σύντηξης και την απελευθέρωση νετρονίων – μια σαφή ένδειξη ότι η αντίδραση όντως πραγματοποιήθηκε. Στην άλλη πλευρά του αντιδραστήρα, το ηλεκτροχημικό κύτταρο διασπά μόρια βαρέος ύδατος, παράγοντας συνεχώς νέα ιόντα δευτερίου που τροφοδοτούν την αντίδραση, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα επιτυχούς σύντηξης.
Η ομάδα πίσω από το Thunderbird ξεκαθαρίζει ότι δεν πρόκειται για κάποιο θαύμα «ψυχρής σύντηξης», ούτε για μια τεχνολογία που είναι έτοιμη να αντικαταστήσει τις υπάρχουσες μεθόδους. Η συσκευή δεν χρησιμοποιεί τρίτιο, το σπάνιο ισότοπο που συνήθως συνδυάζεται με το δευτέριο για υψηλότερα ποσοστά σύντηξης. Σχεδιάστηκε πρωτίστως για να εξετάσει τη διαδικασία από μια εντελώς διαφορετική οπτική, δίνοντας νέα πνοή σε μια μακρόχρονη επιστημονική διαμάχη γύρω από την ηλεκτροχημεία και τον ρόλο της στη σύντηξη.
Όπως υπογραμμίζει ο Berlinguette, η αξία της έρευνας έγκειται στο ότι απέδειξε πειραματικά – και με δυνατότητα επανάληψης – ότι η ηλεκτροχημεία μπορεί όντως να ενισχύσει τον ρυθμό σύντηξης. Η διαπίστωση αυτή κλείνει τον κύκλο μιας συζήτησης που είχε μείνει ανοιχτή για δεκαετίες.
Η επιστημονική κοινότητα υποδέχθηκε με ενδιαφέρον τα αποτελέσματα. Σε συνοδευτικό άρθρο στο Nature, οι Amy McKeown-Green και Jennifer Dionne από το Stanford σημείωσαν ότι πρόκειται για «σημαντική βελτίωση», επισημαίνοντας όμως ότι η ηλεκτροχημεία δεν προκαλεί η ίδια τη σύντηξη, αλλά προετοιμάζει τον στόχο ώστε να είναι πιο πιθανό να συμβεί. Παρά τον ενθουσιασμό, υπενθύμισαν ότι η ενεργειακά αποδοτική σύντηξη παραμένει τεράστια πρόκληση.
Πέρα από τη σύντηξη, το Thunderbird μπορεί να έχει και απροσδόκητες εφαρμογές σε άλλους τομείς. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν ενδέχεται να φανούν χρήσιμες σε μηχανικούς που εργάζονται με υπεραγώγιμα μέταλλα, αλλά και σε φαρμακολογικές έρευνες, όπως για την ανάπτυξη νέων μορφών φαρμάκων. Ο ίδιος ο Berlinguette θεωρεί ότι τέτοιου είδους διεπιστημονικές προσεγγίσεις είναι το κλειδί για τις μεγάλες επιστημονικές τομές.
[via]
