Η πυρηνική σύντηξη θεωρείται από πολλούς το «Ιερό Δισκοπότηρο» της ενέργειας: μια πηγή σχεδόν ανεξάντλητη, καθαρή και ασφαλής. Όμως η μετάβαση από τη θεωρία στην πράξη σκοντάφτει σε ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα της τεχνολογίας: τη διαχείριση της θερμότητας. Ένα διεθνές ερευνητικό δίκτυο στο Ηνωμένο Βασίλειο φαίνεται ότι έκανε ένα αποφασιστικό βήμα προς τη λύση του. Στο πλαίσιο του project MAST Upgrade, οι επιστήμονες δοκίμασαν με επιτυχία το νέο σύστημα «Super-X divertor», το οποίο υπόσχεται να μειώσει τη θερμοκρασία που πλήττει τα εσωτερικά τοιχώματα του αντιδραστήρα έως και δέκα φορές.
Για να παραχθεί ενέργεια μέσω σύντηξης, απαιτείται η διατήρηση πλάσματος υδρογόνου σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 10.000 βαθμούς Κελσίου – θερμοκρασίες δηλαδή υψηλότερες και από την επιφάνεια του Ήλιου. Το πλάσμα αυτό συγκρατείται με μαγνητικά πεδία στο εσωτερικό του tokamak, αλλά είναι αναπόφευκτο να εκτοξεύει σωματίδια εξαιρετικά υψηλής ενέργειας. Αυτά καταλήγουν στο divertor (διακλαδωτής), το τμήμα που έχει ως αποστολή να «απορρίπτει» το εξαντλημένο υλικό.
Εδώ βρίσκεται και το βασικό εμπόδιο για την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας: τα υλικά και τα εξαρτήματα πρέπει να αντέξουν σε ακραίες συνθήκες, κάτι που μέχρι σήμερα περιόριζε σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους.
Το Super-X επιχειρεί να δώσει απάντηση με έναν ευρηματικό τρόπο: παρατείνοντας τη διαδρομή του πλάσματος πριν φτάσει στις στερεές επιφάνειες. Οι λεγόμενες «μακριές απολήξεις» του νέου συστήματος δημιουργούν έναν επιπλέον χώρο, μέσα στον οποίο το καυτό αέριο προλαβαίνει να ψυχρανθεί. Έτσι, όταν τελικά αγγίζει τα τοιχώματα, η θερμική καταπόνηση είναι πολλαπλάσια μειωμένη.
Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο Culham έδειξαν ότι η θερμότητα κατανέμεται σε πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια, περιορίζοντας δραστικά την πίεση που δέχονται τα υλικά. Ο James Harrison, επικεφαλής επιστήμονας του MAST Upgrade, εξηγεί ότι η μέθοδος αυτή επιτρέπει τον έλεγχο των άκρων του πλάσματος χωρίς να διαταράσσεται ο πυρήνας της αντίδρασης, μια προϋπόθεση απαραίτητη για τη σταθερή και μακροχρόνια λειτουργία των αντιδραστήρων.
Ένα ακόμη θετικό στοιχείο είναι η ευκολία ελέγχου. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά divertors, το Super-X απαιτεί λιγότερο περίπλοκες διαδικασίες και προσφέρει μεγαλύτερα περιθώρια προσαρμογής. Αυτό σημαίνει ότι οι μελλοντικοί σχεδιασμοί θα μπορούν να ενσωματώνουν πιο εύκολα το σύστημα, μειώνοντας κόστη και τεχνικές δυσκολίες. Τα αποτελέσματα, τα οποία δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature, επιβεβαιώνουν ότι η ιδέα έχει πλέον περάσει από το στάδιο της θεωρίας σε αυτό της πρακτικής εφαρμογής.
Το ζήτημα της διαχείρισης της θερμότητας δεν απασχολεί μόνο τους Βρετανούς ερευνητές. Σε ολόκληρο τον κόσμο, τα μεγαλύτερα εργαστήρια αναζητούν λύσεις. Στις ΗΠΑ, για παράδειγμα, στο DIII-D National Fusion Facility, επιστήμονες πειραματίζονται με μια πρωτοποριακή διαμόρφωση του πλάσματος που ονομάζεται «αρνητική τριγωνικότητα». Η ασυνήθιστη αυτή γεωμετρία φαίνεται να επιτυγχάνει καλή συγκράτηση του πλάσματος χωρίς να διακυβεύεται η διαδικασία αποκόλλησης από τα τοιχώματα του αντιδραστήρα, κάτι που θεωρείται κρίσιμο για τη βιωσιμότητα της σύντηξης σε βάθος χρόνου.
Η επιτυχία του Super-X δεν σημαίνει ότι λύθηκαν όλα τα προβλήματα της σύντηξης, αλλά δείχνει ότι οι τεχνολογικές προκλήσεις μπορούν να αντιμετωπιστούν με καινοτόμες ιδέες. Το μεγάλο ζητούμενο είναι πλέον η κλιμάκωση: πώς θα ενσωματωθούν αυτά τα συστήματα σε μεγαλύτερης κλίμακας αντιδραστήρες και πώς θα διατηρηθεί η σταθερότητα σε συνεχόμενη λειτουργία.
[via]
