Καινοτόμα έργα που χρησιμοποιούν σύγχρονους υπεραγωγούς θα επιτρέψουν σύντομα την ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη, λένε ορισμένοι αισιόδοξοι. Οι ειδικοί, ωστόσο, προβλέπουν ότι η πρακτική εφαρμογή θα διαρκέσει αρκετές δεκαετίες.
Γιατί είναι τόσο δύσκολο;
Η ενέργεια σύντηξης θεωρείται πιθανή πηγή ενέργειας για το μέλλον. Αυτή είναι η καθαρή ενέργεια του ατόμου. Τι είναι όμως και γιατί είναι τόσο δύσκολο να επιτευχθεί; Αρχικά, πρέπει να κατανοήσουμε τη διαφορά μεταξύ της κλασικής πυρηνικής σχάσης και της θερμοπυρηνικής σύντηξης.
Η σχάση του ατόμου είναι όταν ραδιενεργά ισότοπα -ουράνιο ή πλουτώνιο- διασπώνται και μετατρέπονται σε άλλα εξαιρετικά ραδιενεργά ισότοπα, τα οποία στη συνέχεια πρέπει να ταφούν ή να ανακυκλωθούν.
Η αντίδραση σύντηξης συνίσταται στο γεγονός ότι δύο ισότοπα υδρογόνου -δευτέριο και τρίτιο- συγχωνεύονται σε ένα ενιαίο σύνολο, σχηματίζοντας μη τοξικό ήλιο και ένα μόνο νετρόνιο, χωρίς να παράγουν ραδιενεργά απόβλητα.
Πρόβλημα ελέγχου
Αντιδράσεις πουσυμβαίνουν στον Ήλιο ή σε μια βόμβα υδρογόνου - αυτή είναι η θερμοπυρηνική σύντηξη και οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν ένα τρομακτικό έργο - πώς να ελέγξετε αυτή τη διαδικασία σε ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας;
Αυτό είναι κάτι πάνω στο οποίο εργάζονται οι επιστήμονες από τη δεκαετία του 1960. Ένας άλλος πειραματικός αντιδραστήρας σύντηξης που ονομάζεται Wendelstein 7-X ξεκίνησε τη λειτουργία του στη βόρεια γερμανική πόλη Greifswald. Δεν έχει σχεδιαστεί ακόμη για να δημιουργήσει μια αντίδραση - είναι απλώς ένα ειδικό σχέδιο που δοκιμάζεται (ένας αστρικός αντί για τοκαμάκ).
Πλάσμα υψηλής ενέργειας
Όλες οι θερμοπυρηνικές εγκαταστάσεις έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό - ένα δακτυλιοειδές σχήμα. Βασίζεται στην ιδέα της χρήσης ισχυρών ηλεκτρομαγνητών για τη δημιουργία ενός ισχυρού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε σχήμα τόρου - ενός φουσκωμένου σωλήνα ποδηλάτου.
Αυτό το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο πρέπει να είναι τόσο πυκνό ώστε όταν θερμαίνεται σε φούρνο μικροκυμάτων στους ένα εκατομμύριο βαθμούς Κελσίου, ένα πλάσμα πρέπει να εμφανίζεται στο κέντρο του δακτυλίου. Στη συνέχεια αναφλέγεται για να ξεκινήσει η σύντηξη.
Επίδειξη δυνατοτήτων
Στην Ευρώπη, δύο τέτοια πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη. Ένα από αυτά είναι το Wendelstein 7-X, το οποίο πρόσφατα παρήγαγε το πρώτο του πλάσμα ηλίου. Το άλλο είναι το ITER, μια τεράστια πειραματική εγκατάσταση σύντηξης στη νότια Γαλλία που είναι ακόμη υπό κατασκευή και θα είναι έτοιμη να λειτουργήσει το 2023.
Υποτίθεται ότι πραγματικές πυρηνικές αντιδράσεις θα συμβούν στον ITER, ωστόσο, μόνο σεγια μικρό χρονικό διάστημα και σίγουρα όχι περισσότερο από 60 λεπτά. Αυτός ο αντιδραστήρας είναι μόνο ένα από τα πολλά βήματα προς την πραγματοποίηση της πυρηνικής σύντηξης.
Αντιδραστήρας σύντηξης: μικρότερος και ισχυρότερος
Πρόσφατα, αρκετοί σχεδιαστές ανακοίνωσαν ένα νέο σχέδιο αντιδραστήρα. Σύμφωνα με μια ομάδα φοιτητών από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, καθώς και εκπροσώπους της εταιρείας όπλων Lockheed Martin, η σύντηξη μπορεί να πραγματοποιηθεί σε εγκαταστάσεις που είναι πολύ πιο ισχυρές και μικρότερες από το ITER και είναι έτοιμοι να το κάνουν εντός δέκα χρόνια.
Η ιδέα του νέου σχεδίου είναι η χρήση σύγχρονων υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας στους ηλεκτρομαγνήτες, οι οποίοι παρουσιάζουν τις ιδιότητές τους όταν ψύχονται με υγρό άζωτο, αντί για συμβατικούς, που απαιτούν υγρό ήλιο. Μια νέα, πιο ευέλικτη τεχνολογία θα επιτρέψει τον πλήρη επανασχεδιασμό του αντιδραστήρα.
Ο Klaus Hesch, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης στη νοτιοδυτική Γερμανία, είναι δύσπιστος. Υποστηρίζει τη χρήση νέων υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας για νέους σχεδιασμούς αντιδραστήρων. Όμως, σύμφωνα με τον ίδιο, το να αναπτύξεις κάτι σε έναν υπολογιστή, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους της φυσικής, δεν αρκεί. Είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι προκλήσεις που προκύπτουν κατά την εφαρμογή μιας ιδέας.
Sci-Fi
Σύμφωνα με τον Hesh, το μοντέλο φοιτητή του MIT δείχνει μόνο τη δυνατότητα ενός έργου. Αλλά στην πραγματικότητα είναι πολλή επιστημονική φαντασία. Εργουποδηλώνει ότι τα σοβαρά τεχνικά προβλήματα της σύντηξης έχουν λυθεί. Αλλά η σύγχρονη επιστήμη δεν έχει ιδέα πώς να τα λύσει.
Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι η ιδέα των πτυσσόμενων πηνίων. Οι ηλεκτρομαγνήτες μπορούν να αποσυναρμολογηθούν για να μπουν μέσα στον δακτύλιο που συγκρατεί το πλάσμα στο μοντέλο σχεδιασμού του MIT.
Αυτό θα ήταν πολύ χρήσιμο γιατί θα μπορούσε κανείς να έχει πρόσβαση σε αντικείμενα στο εσωτερικό σύστημα και να τα αντικαταστήσει. Αλλά στην πραγματικότητα, οι υπεραγωγοί είναι κατασκευασμένοι από κεραμικό υλικό. Εκατοντάδες από αυτά πρέπει να είναι συνυφασμένα με έναν περίπλοκο τρόπο για να σχηματίσουν το σωστό μαγνητικό πεδίο. Και εδώ υπάρχουν πιο θεμελιώδεις δυσκολίες: οι συνδέσεις μεταξύ τους δεν είναι τόσο απλές όσο οι συνδέσεις των χάλκινων καλωδίων. Κανείς δεν έχει ακόμη σκεφτεί ιδέες που θα βοηθούσαν στην επίλυση τέτοιων προβλημάτων.
Πολύ ζεστό
Η υψηλή θερμοκρασία είναι επίσης ένα πρόβλημα. Στον πυρήνα του πλάσματος σύντηξης, η θερμοκρασία θα φτάσει περίπου τους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Αυτή η ακραία θερμότητα παραμένει στη θέση της - ακριβώς στο κέντρο του ιονισμένου αερίου. Αλλά ακόμα και γύρω του είναι πολύ ζεστό - από 500 έως 700 μοίρες στη ζώνη του αντιδραστήρα, που είναι το εσωτερικό στρώμα ενός μεταλλικού σωλήνα στον οποίο το τρίτιο που είναι απαραίτητο για την πυρηνική σύντηξη θα "αναπαραχθεί"
Ο αντιδραστήρας σύντηξης έχει ένα ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα - τη λεγόμενη απελευθέρωση ισχύος. Αυτό είναι το μέρος του συστήματος που λαμβάνει το χρησιμοποιημένο καύσιμο, κυρίως ήλιο, από τη διαδικασία σύντηξης. Πρώτατα μεταλλικά εξαρτήματα στα οποία εισέρχεται το θερμό αέριο ονομάζονται «εκτροπείς». Μπορεί να θερμανθεί έως και πάνω από 2000°C.
Πρόβλημα εκτροπέα
Για να αντέξει το εργοστάσιο αυτές οι θερμοκρασίες, οι μηχανικοί προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν το μεταλλικό βολφράμιο που χρησιμοποιείται σε παλιομοδίτους λαμπτήρες πυρακτώσεως. Το σημείο τήξης του βολφραμίου είναι περίπου 3000 μοίρες. Υπάρχουν όμως και άλλοι περιορισμοί.
Στο ITER, αυτό μπορεί να γίνει, επειδή η θέρμανση σε αυτό δεν συμβαίνει συνεχώς. Υποτίθεται ότι ο αντιδραστήρας θα λειτουργεί μόνο το 1-3% του χρόνου. Αλλά αυτό δεν είναι μια επιλογή για ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας που πρέπει να λειτουργεί 24/7. Και, αν κάποιος ισχυρίζεται ότι μπορεί να κατασκευάσει έναν μικρότερο αντιδραστήρα με την ίδια ισχύ με τον ITER, είναι ασφαλές να πούμε ότι δεν έχει λύση στο πρόβλημα του εκτροπέα.
Μονάδα ηλεκτροπαραγωγής σε λίγες δεκαετίες
Παρόλα αυτά, οι επιστήμονες είναι αισιόδοξοι για την ανάπτυξη θερμοπυρηνικών αντιδραστήρων, ωστόσο, δεν θα είναι τόσο γρήγορη όσο προβλέπουν ορισμένοι λάτρεις.
Το ITER θα πρέπει να δείξει ότι η ελεγχόμενη σύντηξη μπορεί στην πραγματικότητα να παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που θα ξοδευόταν για τη θέρμανση του πλάσματος. Το επόμενο βήμα είναι η κατασκευή ενός ολοκαίνουργιου υβριδικού επίδειξης ηλεκτροπαραγωγής που θα παράγει πραγματικά ηλεκτρική ενέργεια.
Οι μηχανικοί εργάζονται ήδη για τον σχεδιασμό του. Θα πρέπει να μάθουν από το ITER, το οποίο έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2023. Λαμβάνοντας υπόψη τον χρόνο που απαιτείται για το σχεδιασμό, τον προγραμματισμό και την κατασκευή, φαίνεταιείναι απίθανο ο πρώτος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής σύντηξης να ξεκινήσει πολύ νωρίτερα από τα μέσα του 21ου αιώνα.
Rossi Cold Fusion
Το 2014, μια ανεξάρτητη δοκιμή του αντιδραστήρα E-Cat κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η συσκευή παρήγαγε κατά μέσο όρο 2.800 watt ισχύος εξόδου σε μια περίοδο 32 ημερών με κατανάλωση 900 Watt. Αυτό είναι περισσότερο από κάθε χημική αντίδραση που μπορεί να απομονώσει. Το αποτέλεσμα μιλά είτε για μια σημαντική ανακάλυψη στη θερμοπυρηνική σύντηξη, είτε για ξεκάθαρη απάτη. Η έκθεση απογοήτευσε τους σκεπτικιστές, οι οποίοι αμφιβάλλουν για το αν το τεστ ήταν πραγματικά ανεξάρτητο και προτείνουν πιθανή παραποίηση των αποτελεσμάτων του τεστ. Άλλοι ήταν απασχολημένοι με το να ανακαλύψουν τα "μυστικά συστατικά" που επιτρέπουν στη σύντηξη του Rossi να αναπαράγει την τεχνολογία.
Ο Rossi είναι απατεώνας;
Ο Αντρέα είναι επιβλητικός. Δημοσιεύει διακηρύξεις προς τον κόσμο σε μοναδικά αγγλικά στην ενότητα σχολίων του ιστοτόπου του, που ονομάζεται επιτηδευμένα Journal of Nuclear Physics. Αλλά οι προηγούμενες αποτυχημένες προσπάθειές του περιελάμβαναν ένα ιταλικό έργο απόβλητα σε καύσιμα και μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια. Το Petroldragon, ένα έργο απόβλητα σε ενέργεια, απέτυχε εν μέρει επειδή η παράνομη απόρριψη απορριμμάτων ελέγχεται από το ιταλικό οργανωμένο έγκλημα, το οποίο έχει καταθέσει ποινικές διώξεις εναντίον του για παραβίαση των κανονισμών διαχείρισης απορριμμάτων. Δημιούργησε επίσης μια θερμοηλεκτρική συσκευή για το Σώμα Μηχανικών Στρατού των ΗΠΑ, αλλά κατά τη διάρκεια της δοκιμής, το gadget παρήγαγε μόνο ένα κλάσμα της δηλωμένης ισχύος.
Πολλοί δεν εμπιστεύονται τον Rossi και ο αρχισυντάκτης των New Energy Times τον αποκάλεσε ωμά εγκληματία με μια σειρά αποτυχημένων ενεργειακών έργων πίσω του.
Ανεξάρτητη επαλήθευση
Ο Rossi υπέγραψε συμβόλαιο με την αμερικανική εταιρεία Industrial Heat για τη διεξαγωγή μυστικής δοκιμής ενός έτους μιας μονάδας ψυχρής σύντηξης 1 MW. Η συσκευή ήταν ένα κοντέινερ αποστολής γεμάτο με δεκάδες E-Cats. Το πείραμα έπρεπε να ελεγχθεί από ένα τρίτο μέρος που θα μπορούσε να επιβεβαιώσει ότι πράγματι λάμβανε χώρα παραγωγή θερμότητας. Ο Rossi ισχυρίζεται ότι πέρασε μεγάλο μέρος του περασμένου έτους ζώντας ουσιαστικά σε ένα κοντέινερ και επιβλέποντας τις λειτουργίες για περισσότερες από 16 ώρες την ημέρα για να αποδείξει την εμπορική βιωσιμότητα του E-Cat.
Η δοκιμή ολοκληρώθηκε τον Μάρτιο. Οι υποστηρικτές του Rossi περίμεναν με ανυπομονησία την έκθεση των παρατηρητών, ελπίζοντας σε αθώωση του ήρωά τους. Αλλά στο τέλος πήραν μια αγωγή.
Δίκη
Σε μια κατάθεση στο δικαστήριο της Φλόριντα, ο Rossi ισχυρίζεται ότι η δοκιμή ήταν επιτυχής και ένας ανεξάρτητος διαιτητής επιβεβαίωσε ότι ο αντιδραστήρας E-Cat παράγει έξι φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνει. Ισχυρίστηκε επίσης ότι η Industrial Heat είχε συμφωνήσει να του πληρώσει 100 εκατομμύρια δολάρια - 11,5 εκατομμύρια δολάρια προκαταβολικά μετά την 24ωρη δοκιμή (προφανώς για δικαιώματα άδειας ώστε η εταιρεία να μπορεί να πουλήσει την τεχνολογία στις ΗΠΑ) και άλλα 89 εκατομμύρια δολάρια μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της εκτεταμένης δοκιμή εντός 350 ημερών. Ο Rossi κατηγόρησε την IH ότι διεξήγαγε ένα "δόλιο σχέδιο"σκοπός του οποίου ήταν να κλέψει την πνευματική του ιδιοκτησία. Κατηγόρησε επίσης την εταιρεία για κατάχρηση των αντιδραστήρων E-Cat, για παράνομη αντιγραφή καινοτόμων τεχνολογιών και προϊόντων, λειτουργικότητας και σχεδίων και κατάχρηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την πνευματική του ιδιοκτησία.
Ορυχείο χρυσού
Αλλού, ο Rossi ισχυρίζεται ότι σε μια από τις διαδηλώσεις του, ο IH έλαβε 50-60 εκατομμύρια δολάρια από επενδυτές και άλλα 200 εκατομμύρια δολάρια από την Κίνα μετά από μια επανάληψη στην οποία συμμετείχαν κορυφαίοι Κινέζοι αξιωματούχοι. Εάν αυτό είναι αλήθεια, τότε διακυβεύονται πολλά περισσότερα από εκατό εκατομμύρια δολάρια. Η Industrial Heat απέρριψε αυτούς τους ισχυρισμούς ως αβάσιμους και πρόκειται να υπερασπιστεί ενεργά τον εαυτό της. Το πιο σημαντικό, ισχυρίζεται ότι "εργάστηκε για περισσότερα από τρία χρόνια για να επιβεβαιώσει τα αποτελέσματα που φέρεται να πέτυχε ο Rossi με την τεχνολογία E-Cat του, χωρίς επιτυχία."
Η IH δεν πιστεύει στο E-Cat και οι New Energy Times δεν βλέπουν κανέναν λόγο να το αμφισβητούν. Τον Ιούνιο του 2011, ένας εκπρόσωπος της έκδοσης επισκέφθηκε την Ιταλία, πήρε συνέντευξη από τον Rossi και κινηματογράφησε μια επίδειξη του E-Cat του. Μια μέρα αργότερα, ανέφερε τις σοβαρές ανησυχίες του για τη μέθοδο μέτρησης της θερμικής ισχύος. Μετά από 6 μέρες, ο δημοσιογράφος δημοσίευσε το βίντεο του στο YouTube. Ειδικοί από όλο τον κόσμο του έστειλαν αναλύσεις, οι οποίες δημοσιεύτηκαν τον Ιούλιο. Έγινε σαφές ότι επρόκειτο για φάρσα.
Πειραματική επιβεβαίωση
Ωστόσο, ένας αριθμός ερευνητών - ο Alexander Parkhomov από το Πανεπιστήμιο Φιλίας των Λαών της Ρωσίας και το Μνημείο του Martin Fleishman (MFPM) -κατάφερε να αναπαράγει την ψυχρή θερμοπυρηνική σύντηξη της Ρωσίας. Η έκθεση του MFPM είχε τίτλο «Το τέλος της εποχής του άνθρακα είναι κοντά». Ο λόγος για έναν τέτοιο θαυμασμό ήταν η ανακάλυψη μιας έκρηξης ακτινοβολίας γάμμα, η οποία δεν μπορεί να εξηγηθεί διαφορετικά παρά μόνο με μια θερμοπυρηνική αντίδραση. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο Rossi έχει ακριβώς αυτό που λέει.
Μια βιώσιμη ανοιχτή συνταγή για κρύα σύντηξη θα μπορούσε να πυροδοτήσει μια ενεργειακή χρυσή βιασύνη. Εναλλακτικές μέθοδοι μπορεί να βρεθούν για να παρακάμψουν τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας του Rossi και να τον κρατήσουν μακριά από την ενεργειακή επιχείρηση πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων.
Οπότε ίσως ο Rossi θα προτιμούσε να αποφύγει αυτή την επιβεβαίωση.
