Νέο πρότζεκτ στοχεύει στην ανάφλεξη της σύντηξης

Η Ρωσία και η Ιταλία έχουν συνάψει συμφωνία για την κατασκευή ενός νέου αντιδραστήρα σύντηξης, έξω από τη Μόσχα, που θα μπορούσε να γίνει ο πρώτος τέτοιος αντιδραστήρα για την επίτευξη ανάφλεξης, το σημείο όπου μια αντίδραση σύντηξης αρχίζει να γίνεται αυτοτροφοδοτούμενη αντί να απαιτεί μια συνεχή εισροή ενέργειας. Ο σχεδιασμός για τον αντιδραστήρα, που ονομάζεται Ignitor, προέρχεται από καθηγητή φυσικής του MIT Bruno Coppi, που θα είναι ο κύριος ερευνητής του έργου.

Εξωτερική άποψη του αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης Ignitor, του οποίου η βασική μονάδα θα κατασκευαστεί στην Ιταλία, ενώ το εξωτερικό περίβλημα έξω από τη Μόσχα, όπου και θα εγκατασταθεί.

Η ιδέα για το νέο αντιδραστήρα βασίζεται σε εμπειρίας δεκαετιών στο ερευνητικό πρόγραμμα σύντηξης Alcator του ΜΙΤ, που το ξεκίνησε ο Bruno Coppi, το οποίο στη σημερινή μορφή του (που ονομάζεται Alcator C-Mod) έχει το υψηλότερη μαγνητικό πεδίο και την υψηλότερη δυνατή πίεση στο πλάσμα (δύο από τα πιο σημαντικά μέτρα της απόδοσης στον τομέα της μαγνητικής σύντηξης) του κάθε αντιδραστήρα σύντηξης. Ενώ είναι ο μεγαλύτερος αντιδραστήρας σύντηξης σε πανεπιστήμιο στον κόσμο.

Το βασικό συστατικό σε όλα τα πειράματα σύντηξης είναι το πλάσμα, ένα είδος θερμού αερίου που αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια, όπως πυρήνες και ηλεκτρόνια. Στους αντιδραστήρες σύντηξης, οι ατομικοί πυρήνες – συνήθως των ισότοπων δευτέριου και τρίτιου του υδρογόνου – εξαναγκάζονται να ‘αντιδράσουν’ κάτω από την υψηλή θερμότητα και πίεση, ώστε να αντιμετωπίσουν την ηλεκτροστατική απώθηση τους. Όταν τελικά οι πυρήνες ενώνονται, απελευθερώνουν τεράστια ποσά ενέργειας.

Η συσκευή Ignitor θα έχει περίπου διπλάσιο μέγεθος από τη συσκευή Alcator C-Mod (στο ΜΙΤ), με ένα κύριο θάλαμο διαμέτρου 1,3 μέτρων σε σχήμα ντόνατ, καθώς και με ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Θα είναι πολύ μικρότερα και λιγότερο δαπανηρό από ό,τι το ITER – ένα διεθνές πρότζεκτ σύντηξης που έχει ένα θάλαμο πλάτους 6,2 μ.), που είναι υπό κατασκευή στη Γαλλία. Αν και αρχικά είχε σχεδιαστεί για την επίτευξη ανάφλεξης, ο αντιδραστήρας ITER τροποποιήθηκε και δυστυχώς δεν αναμένεται να φθάσει σε αυτό το ορόσημο.

Ο αντιδραστήρας Ignitor, εξηγεί ο Coppi, θα είναι "ένα πολύ συμπαγές, όχι ακριβό είδος και σε αντίθεση με το μεγαλύτερο ITER θα μπορούσε να είναι έτοιμος να αρχίσει τις εργασίες του μέσα σε λίγα χρόνια. Ο σχεδιασμός του βασίζεται σε ένα ιδιαίτερα αποτελεσματικό συνδυασμό παραγόντων, που οι ερευνητές ανακάλυψαν απροσδόκητα κατά τη διάρκεια των πολλών χρόνων λειτουργίας του προγράμματος Alcator, και που αργότερα επιβεβαιώθηκαν σε πειράματα σε άλλους αντιδραστήρες.

Μαζί, αυτοί οι παράγοντες συγκρατούν πολύ καλά το πλάσμα, αλλά και αυτό έχει μία καθαρότητα υψηλού βαθμού (οι προσμείξεις στα θερμά αέρια μπορεί να είναι μια σημαντική πηγή μη καλής λειτουργίας). Το νέο σχέδιο έχει ως στόχο να διατηρήσει αυτά τα χαρακτηριστικά για να παράγει πλάσμα με τη μεγαλύτερη πυκνότητα ρεύματος – το ποσό του ηλεκτρικού ρεύματος σε συγκεκριμένη περιοχή του πλάσματος. Ο σχεδιασμός έχει επίσης πρόσθετες δομές που απαιτούνται για την παραγωγή και τον περιορισμό του πλάσματος σύντηξης, ώστε να δημιουργηθούν οι προϋποθέσεις που απαιτούνται για την ανάφλεξη, λέει ο Coppi.

Αν και η μέθοδος αυτή θεωρείται ότι θα συμβάλει σημαντικά στην ενέργεια που χρειάζεται ο κόσμος στο μέλλον, γιατί είναι απαλλαγμένη από εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, η παραγωγή ενέργειας από τη σύντηξη απέχει τουλάχιστον δύο δεκαετίες από τώρα, συμφωνούν οι περισσότεροι επιστήμονες. Αλλά η αρχική ώθηση για τη δημιουργία του αντιδραστήρα Alcator στη δεκαετία του 1970 είχε περισσότερο να κάνει με την καθαρή επιστήμη: “Ο αντιδραστήρας αυτός συστάθηκε για την προσομοίωση των άστρων που εκπέμπουν ακτίνες-Χ που γνωρίζαμε την εποχή εκείνη," λέει ο Coppi, του οποίου η έρευνα έχει να κάνει πιο πολύ με την αστροφυσική, παρά με την ενέργεια. Τα ίδια τα άστρα είναι φτιαγμένα από πλάσμα και τροφοδοτούνται από τη σύντηξη, έτσι ο μόνος τρόπος για να μελετηθούν σε ατομικό επίπεδο λεπτομερώς είναι μέσα από πειράματα σε αντιδραστήρες σύντηξης.

“Μόλις ο αντιδραστήρας άρχισε να λειτουργεί”, λέει, "βρήκα ότι φτιάξαμε πλάσμα με ασυνήθιστες ιδιότητες και έτσι συνειδητοποίησα ότι αυτό μπορεί να αποτελέσει μια διαδρομή προς τον μεγάλο στόχο: της ανάφλεξης της σύντηξης”.

Πηγή: http://www.frascati.enea.it/ignitor/

http://www.physics4u.gr/blog/?p=2169

.