Jump to content

Πυρηνική Συντηξη.


Προτεινόμενες αναρτήσεις

Πόσο κοντά είμαστε στην πυρηνική σύντηξη. :cheesy:

Οι προοπτικές για την επίτευξη της (βιώσιμης) παραγωγής ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης έχουν βελτιωθεί σημαντικά, σύμφωνα με ειδικούς του χώρου, αναφέρει το BBC.

Η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου πρόσφατα ανακοίνωσε επένδυση ύψους 200 εκατομμυρίων λιρών για την παροχή ενέργειας από αντιδραστήρα σύντηξης ως το 2040. Παράλληλα, εταιρείες και κυβερνήσεις είπαν στο βρετανικό δίκτυο πως σκοπεύουν να έχουν μοντέλα επίδειξης έτοιμα μέσα σε διάστημα πέντε ετών- ωστόσο ειδικοί εκτιμούν πως υπάρχουν ακόμα σημαντικά εμπόδια.

Καθώς τα κόστη της ηλιακής και της αιολικής ενέργειας μειώνονται, δεν είναι λίγοι αυτοί που θεωρούν πως οι συγκεκριμένες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι πιο οικονομικές και «εύκολες» οδοί για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας σε σχέση με μια τεχνολογία που δεν έχει δοκιμαστεί ακόμα, όπως η σύντηξη.

Η τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης είναι στην ουσία η απόπειρα αναπαραγωγής των διαδικασιών που συμβαίνουν στον ήλιο και στα άλλα άστρα. Διαφέρει σημαντικά από την πυρηνική σχάση, η οποία έχει αποδειχτεί ιδιαίτερα δαπανηρή, ενώ παράγει μεγάλες ποσότητες ραδιενεργών αποβλήτων και προκαλεί ανησυχία για την εξάπλωση των πυρηνικών όπλων.

Κάθε δευτερόλεπτο, εκατομμύρια τόνοι ατόμων υδρογόνου συγκρούονται υπό συνθήκες τεράστιας πίεσης και θερμοκρασίας στον ήλιο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση των δεσμών τους, και την ένωση (σύντηξή τους) για τη δημιουργία ηλίου. Η ηλιακή σύντηξη παράγει τεράστιες ποσότητες θερμότητας και φωτός.

Επί σειρά δεκαετιών, επιστήμονες προσπαθούν να αναπαράγουν αυτή τη διαδικασία στη Γη, ή να «φτιάξουν έναν ήλιο μέσα σε ένα κουτί», όπως έχει ειπωθεί. Η βασική ιδέα είναι η θέρμανση ενός είδους αερίου υδρογόνου σε πάρα πολύ υψηλό επίπεδο θερμοκρασίας, μέχρι να δημιουργήσει πλάσμα, το οποίο ελέγχεται με ισχυρούς μαγνήτες μέχρι να υπάρξει σύντηξη των ατόμων και να απελευθερωθεί ενέργεια.

Η μέθοδος αυτή μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ενέργειας με χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα, που παράγει πολύ λιγότερα απόβλητα και δεν συνεπάγεται τον κίνδυνο εκρήξεων. Για να γίνει πραγματικότητα, χώρες έχουν ενώσει τις προσπάθειές τους σε ένα μεγάλο διεθνές εγχείρημα, ονόματι ITER.

Στο ITER συμμετέχουν 35 χώρες και αυτή τη στιγμή είναι στο στάδιο της κατασκευής ένας μεγάλος αντιδραστήρας δοκιμών στη νότια Γαλλία. Σκοπός είναι η παραγωγή πλάσματος να αρχίσει το 2025. Ωστόσο από εκεί και πέρα η πορεία θεωρείται δύσκολη, ενώ το Iter επίσης έχει αντιμετωπίσει καθυστερήσεις και υψηλότερα του αναμενομένου έξοδα, οπότε, σύμφωνα με το BBC, είναι μάλλον απίθανο να έχει έτοιμο αντιδραστήρα σύντηξης δοκιμών ακόμα και το 2050.

Μέχρι να αρχίσει τη λειτουργία του το 2025 το ITER, το Joint European Torus (Jet) στο Ηνωμένο Βασίλειο παραμένει το μεγαλύτερο πείραμα σύντηξης στον κόσμο. Έχει εξασφαλισμένη χρηματοδότηση μέχρι τα τέλη του 2020 από την ΕΕ, ωστόσο το τι θα συμβεί μετά (δεδομένου και του Brexit) παραμένει ασαφές. Πάντως, η βρετανική κυβέρνηση πρόσφατα ανακοίνωσε χρηματοδότηση ύψους 220 εκατ. λιρών για τον σχεδιασμό ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας από σύντηξη σε επίπεδο concept μέχρι το 2040. Μέσα στα επόμενα τέσσερα χρόνια, ερευνητές στο Κάλαμ του Όξφορντσαϊρ θα αναπτύξουν σχέδια για έναν σταθμό ονόματι Step (Spherical Tokamak for Energy Production).

Η πιο γνωστή προσέγγιση στη σύντηξη περιλαμβάνει έναν θάλαμο κενού σχήματος ντόνατ, το Tokamak. Το αέριο υδρογόνου θερμαίνεται στους 100 εκατ. βαθμούς Κελσίου και γίνεται πλάσμα. Ισχυροί μαγνήτες το περιορίζουν και το κατευθύνουν μέχρι να επιτευχθεί σύντηξη. Στη Μ. Βρετανία ερευνητές ανέπτυξαν μια διαφορετική μορφή Tokamak, που θυμίζει περισσότερο πυρήνα μήλου παρά ντόνατ: Πρόκειται για το σφαιρικό Tokamak, που είναι πιο συμπαγές, οπότε ανοίγει τον δρόμο για δημιουργία εγκαταστάσεων σε πόλεις.

Πέρα από το ITER, και άλλοι «παίκτες» δραστηριοποιούνται στον τομέα- μεταξύ των οποίων και η Κίνα, η Ινδία, η Ρωσία και οι ΗΠΑ. Η Ευρωπαϊκή Τράπεζα Επενδύσεων χρηματοδοτεί ένα ιταλικό πρόγραμμα για παραγωγή ενέργειας από σύντηξη ως το 2050, ενώ δεν είναι λίγες και οι ιδιωτικές εταιρείες που καταβάλλουν προσπάθειες. Μεταξύ αυτών είναι η First Light, που προέρχεται από το University of Oxford, η Commonwealth Fusion Systems (δημιουργήθηκε από προσωπικό που ήταν παλιά στο ΜΙΤ),και η ΤΑΕ Technologies, που υποστηρίζεται από τη Google και άλλους επενδυτές. Επίσης, αξίζει να σημειωθεί πως το αμερικανικό πολεμικό ναυτικό έχει κατοχυρώσει ευρεσιτεχνία για μια «plasma compression fusion device» (συσκευή σύντηξης συμπίεσης πλάσματος), Επίσης, αξιοσημείωτη πρόοδο έχει σημειώσει και η εταιρεία General Fusion, στον Καναδά, που έχει προσελκύσει ενδιαφέρον και στήριξη από επενδυτές όπως ο Τζεφ Μπέζος, ιδρυτής της Amazon.

https://www.naftemporiki.gr/story/1530359/poso-konta-eimaste-stin-puriniki-suntiksi

tokamak-energy-st40-antidrastiras-puriniki-suntiksi.jpg.4ac32649c8c1766eb800e6e635d0c8d6.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 5 μήνες αργότερα...
  • Απαντήσεις 81
  • Created
  • Τελευταία απάντηση

Top Posters In This Topic

Νέα τεχνολογία σύντηξης υπόσχεται απεριόριστη και καθαρή ενέργεια. :cheesy:

Τεχνολογία που αναπτύχθηκε από τον Χάινριχ Χόρα, ομότιμο καθηγητή του UNSW Sydney, έλαβε ευρεσιτεχνίες για την τεχνική με λέιζερ που χρησιμοποιεί για τη δημιουργία ενέργειας από σύντηξη: Σύμφωνα με ανακοίνωση του πανεπιστημίου, αντίθετα με προηγούμενες μεθόδους, η τεχνική αυτή είναι εντελώς ασφαλής, καθώς δεν βασίζεται σε ραδιενεργό καύσιμο και δεν αφήνει πίσω της τοξικά ραδιενεργά απόβλητα.

Η ΗΒ11 Energy κατοχύρωσε πνευματικά δικαιώματα στην Ιαπωνία την προηγούμενη εβδομάδα, μετά από αντίστοιχες ενέργειες σε Κίνα και ΗΠΑ. Ο καθηγητής Χόρα τόνισε πως η ιδέα της ΗΒ11 Energy διαφέρει σημαντικά από άλλα πειραματικά προγράμματα σύντηξης.

«Μετά τις έρευνες πάνω σε μια προσέγγιση σύντηξης λέιζερ- βορίου για πάνω από τέσσερις δεκαετίες στο UNSW, χαίρομαι που αυτή η πρωτοποριακή προσέγγιση έχει λάβει ευρεσιτεχνίες σε τρεις χώρες» είπε ο καθηγητής Χόρα. «Αυτές οι ευρεσιτεχνίες αντιπροσωπεύουν την έναρξη της καμπάνιας συγκέντρωσης χρηματοδότησης που θα δημιουργήσει την πρώτη εμπορική εταιρεία σύντηξης της Αυστραλίας, και τη μόνη προσέγγιση στον κόσμο που επικεντρώνονται στην ασφαλή αντίδραση υδρογόνου- βορίου με χρήση λέιζερ».

Η προσέγγιση που προτιμάται από τους περισσότερους ερευνητές στη σύντηξη είναι η θέρμανση καυσίμου δευτερίου-τριτίου σε θερμοκρασίες πάνω από αυτές που παρατηρούνται στον ήλιο (περίπου 15 εκατ. βαθμούς Κελσίου). Αντί να θερμαίνει το καύσιμο, η HB11, σύμφωνα με την ανακοίνωση, επιτυγχάνει σύντηξη υδρογόνου- βορίου μέσω δύο ισχυρών λέιζερ οι παλμοί των οποίων εφαρμόζουν ακριβείς μη γραμμικές δυνάμεις για τη συμπίεση και σύντηξη των δύο πυρήνων.

«Το τρίτιο είναι πολύ σπάνιο, ακριβό, ραδιενεργό και δύσκολο στην αποθήκευση. Οι αντιδράσεις σύντηξης που χρησιμοποιούν δευτέριο-τρίτιο επίσης εκλύουν επιβλαβή νετρόνια και δημιουργούν ραδιενεργά απόβλητα από τα οποία πρέπει να απαλλασσόμαστε με ασφάλεια. Εδώ και καιρό υποστηρίζω τον συνδυασμό φθηνού και άφθονου υδρογόνου Η και βορείου Β-11. Η σύντηξη αυτών των στοιχείων δεν παράγει πρωτευόντως νετρόνια και είναι ο ιδανικός συνδυασμός καυσίμου» είπε ο καθηγητής Χόρα.

Η προσέγγιση με δύο λέιζερ της ΗΒ11 κατέστη δυνατή μόλις πρόσφατα χάρη σε εξελίξεις στην τεχνολογία λέιζερ που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2018. Το σχέδιο του αντιδραστήρα του Χόρα φαίνεται παραδόξως απλό: Μία μεγάλη άδεια μεταλλική σφαίρα, όπου ένα μετρίου μεγέθους pellet καυσίμου βρίσκεται στο κέντρο, με ανοίγματα σε διαφορετικές πλευρές για τα δύο λέιζερ. Το ένα χρησιμοποιείται για το μαγνητικό πεδίο που συγκρατεί το πλάσμα και το δεύτερο προκαλεί την αλυσιδωτή αντίδραση σύντηκης. Τα σωματίδια άλφα που παράγονται από την αντίδραση θα δημιουργούσαν μια ροή ηλεκτρισμού που μπορεί να διοχετευθεί απευθείας σε ένα υπάρχον δίκτυο ηλεκτροδότησης, χωρίς να απαιτούνται άλλα συστήματα.

«Ο καθαρός και απόλυτα ασφαλής αντιδραστήρας μπορεί να εγκατασταθεί σε πυκνοκατοικημένες περιοχές, χωρίς πιθανότητα καταστροφικού ατυχήματος, όπως αυτά που έχουν λάβει χώρα σε αντιδραστήρες πυρηνικής σχάσης» υποστήριξε ο καθηγητής Χόρα.

https://www.naftemporiki.gr/story/1566086/nea-texnologia-suntiksis-uposxetai-aperioristi-kai-kathari-energeia

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 μήνες αργότερα...

Η ακτινοβολία επιβραδύνει τη διάβρωση σε κάποια υλικά, αντί να την επιταχύνει. :cheesy:

Η ακτινοβολία γενικότερα προκαλεί διάβρωση και φθορά στα υλικά που εκτίθενται σε αυτήν, με αποτέλεσμα κάποια εξαρτήματα- κλειδιά σε περιβάλλοντα υψηλής ακτινοβολίας (όπως πυρηνικοί αντιδραστήρες) να χρειάζονται αντικατάσταση. Ωστόσο, σε κάποιες περιπτώσεις συμβαίνει το αντίθετο- και αυτό ανοίγει τον δρόμο για κράματα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε αντιδραστήρες σχάσης ή σύντηξης.

Όπως αναφέρει το MIT News, ερευνητές στο ΜΙΤ και στην Καλιφόρνια ανακάλυψαν πως, αντί να επιταχύνει την υποβάθμιση του υλικού, η ακτινοβολία βελτιώνει την αντοχή του, διπλασιάζοντας εν δυνάμει τη διάρκεια ζωής του.

Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να παίξει πολύ σημαντικό ρόλο σε νέα σχέδια αντιδραστήρων, όπως αντιδραστήρες σχάσης με τηγμένο άλας και αντιδραστήρες σύντηξης. Παρουσιάστηκε στο Nature Communications σε επιστημονικό άρθρο από τον καθηγητή Μάικλ Σορτ του ΜΙΤ, τον τελειόφοιτο Γουέιγιουε Ζου και πέντε άλλους στο ΜΙΤ και το Lawrence Berkeley National Laboratory.

O Σορτ είπε πως η ανακάλυψη έγινε κατά τύχη, καθώς σκοπός ήταν να ποσοτικοποιηθεί το αντίθετο φαινόμενο: Αρχικά ήθελαν να διαπιστώσουν πόσο αυξάνει η ακτινοβολία τον ρυθμό διάβρωσης σε συγκεκριμένα κράματα νικελίου και χρωμίου, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως επικάλυψη στην πυρηνική βιομηχανία.

Τα πειράματα ήταν δύσκολο να διεξαχθούν, επειδή είναι αδύνατον να μετρηθούν θερμοκρασίες απευθείας στο σημείο αλληλεπίδρασης μεταξύ του τηγμένου άλατος, που χρησιμοποιείται ως ψυκτικό, και της επιφάνειας του μεταλλικού κράματος. Ως εκ τούτου ήταν απαραίτητο να διαπιστωθούν οι συνθήκες έμμεσα, περιβάλλοντας το υλικό με μια σειρά αισθητήρων, οι οποίοι έδειξαν εξαρχής ενδείξεις για το αντίθετο: Η διάβρωση, το βασικό αίτιο αστοχίας υλικού στο αφιλόξενο περιβάλλον ενός αντιδραστήρα, φαινόταν να μειώνεται αντί να επιταχύνεται όταν δεχόταν ακτινοβολία.

Η δυνατότητα ακριβούς πρόγνωσης της διάρκειας ζωής κρίσιμων τμημάτων του αντιδραστήρα θα μπορούσε να περιορίζει την ανάγκη για προληπτική, πρόωρη αντικατάστασή τους, τόνισε ο Σορτ.

Υπήρχαν υπόνοιες για το συγκεκριμένο φαινόμενο πριν πενήντα χρόνια, σε πειράματα με έναν πολύ πρώιμο αντιδραστήρα, ωστόσο οι λόγοι που είχε παρατηρηθεί μικρότερη του αναμενομένου διάβρωση στα υλικά είχαν παραμείνει άγνωστοι ως τώρα. Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέα σχέδια αντιδραστήρων, πιο ασφαλών και αποδοτικών σε σχέση με τους σημερινούς.

https://www.naftemporiki.gr/story/1617937/ereuna-i-aktinobolia-epibradunei-ti-diabrosi-se-kapoia-ulika-anti-na-tin-epitaxunei

ereuna-i-aktinobolia-epibradunei-ti-diabrosi-se-kapoia-ulika-anti-na-tin-epitaxunei.jpg.3d9085589a77f06eb0065058779fee05.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Γαλλία: Ξεκίνησε η συναρμολόγηση του αντιδραστήρα που θα παράγει ανεξάντλητη ενέργεια. :cheesy:

Ξεκίνησε επισήμως στην νότια Γαλλία η συναρμολόγηση του γιγάντιου αντιδραστήρα του διεθνούς προγράμματος ITER, με στόχο την επίτευξη της σύντηξης του υδρογόνου και την παραγωγή σχεδόν ανεξάντλητης ενέργειας.

«Με την πυρηνική σύντηξη, το υδρογόνο μπορεί να αποτελέσει υπόσχεση για το μέλλον», προσφέροντάς μας «μη ρυπογόνα, απαλλαγμένη από άνθρακα, ασφαλή και πρακτικά χωρίς κατάλοιπα ενέργεια», τόνισε ο Εμανουέλ Μακρόν σε βίντεο που προβλήθηκε κατά την διάρκεια της τελετής στην έδρα του ITER, Σεν - Πολ - λε - Ντυράνς.

«Το ITER είναι μία υπόσχεση για ειρήνη και πρόοδο», δήλωσε ο πρόεδρος της Γαλλίας αναφερόμενος στο διεθνές πρόγραμμα που ξεκίνησε με την υπογραφή σύμβασης το 2006 με την συμμετοχή 35 χωρών, δηλαδή των χωρών μελών της Ευρωπαϊκής Ενωσης (περιλαμβανομένου του Ηνωμένου Βασιλείου), της Ελβετίας, της Ρωσίας, της Κίνας, της Ινδίας, της Ιαπωνίας, της Νότιας Κορέας και των Ηνωμένων Πολιτειών.

Εκπρόσωποι επτά εταίρων του ITER έλαβαν τον λόγο κατά την διάρκεια της τελετής, όλοι εξ αποστάσεως σε μαγνητοσκοπημένα βίντεο. Ο πρόεδρος της Νότιας Κορέας Μουν Τζε-Ιν χαιρέτισε το μεγαλύτερο επιστημονικό πρόγραμμα στην ιστορία της ανθρωπότητας» και την έρευνα «των νέων επιστημονικών και τεχνολογικών συνόρων», με το «κοινό όνειρο για την παραγωγή καθαρής και ασφαλούς ενέργειας μέχρι το 2050».

Το πρόγραμμα ITER ξεκίνησε εδώ και σχεδόν 15 χρόνια στις όχθες του ποταμού Ντυράνς, σε απόσταση σαράντα χιλιομέτρων από την Αιξ-αν-Προβάνς με στόχο την αναπαραγωγή της απεριόριστης ενέργειας του ήλιου και των άστρων, μέσω της σύντηξης του υδρογόνου με την ελπίδα εξεύρεσης εναλλακτικής λύσης στα ορυκτά καύσιμα.

Τους τελευταίους μήνες, τμήματα του γιγάντιου πειραματικού αντιδραστήρα που φέρει την ονομασία Tokamak, ορισμένα μεγέθους όσο ένα τετραώροφο κτίριο και βάρους εκατοντάδων τόνων, παραδόθηκαν στον τόπο όπου θα στηθεί προερχόμενα από την Ινδία, την Κίνα, την Ιαπωνία, την Νότια Κορέα ή την Ιταλία.

Η διαδικασία συναρμολόγησης θα διαρκέσει μέχρι το τέλος του 2024.

Ο γιγάντιος αντιδραστήρας θα επιτρέψει την αναπαραγωγή της αντίδρασης της σύντηξης του υδρογόνου που πραγματοποιείται με φυσικό τρόπο στην καρδιά του ήλιου: συγκεκριμένα, η σύντηξη αυτή θα επιτευχθεί με την θέρμανση σε θερμοκρασία της τάξης των 150 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου ενός μίγματος δύο ισοτόπων του υδρογόνου, του δευτέριου και του τρίτιου, που θα έχουν λάβει την μορφή πλάσματος.

Το ITER θα μπορεί να παράξει το πρώτο πλάσμα στο τέλος του 2025 έως τις αρχές του 2026 και ο αντιδραστήρας θα μπορεί να λειτουργεί σε πλήρη ισχύ το 2035.

Εάν είναι επιτυχής, η σύντηξη του υδρογόνου θα επιτρέψει την απαλλαγή από τα ορυκτά καύσιμα. Βασιζόμενη σε καύσιμα όπως το νερό και το λίθιο, έχει το πλεονέκτημα ότι δεν παράγει ραδιενεργά απόβλητα, αντίθετα με ένα πυρηνικό αντιδραστήρα.

https://www.kathimerini.gr/1089713/article/epikairothta/episthmh/gallia-3ekinhse-h-synarmologhsh-toy-antidrasthra-poy-8a-paragei-ane3antlhth-energeia

cf83cf85cebdcf84ceb7cebeceb7.thumb.png.277fa855c1d0e1b7a317b3bb13faa126.png

iter.thumb.jpg.09dc32fe2b6e4ae92dd15c04bf030511.jpg

capture222-thumb-large.jpg.40b1b75396630ae5393e4bc908a6de5a.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 4 εβδομάδες αργότερα...

Ανακάλυψη - «κλειδί» για την ενέργεια μέσω σύντηξης. :cheesy:

Επιστήμονες στο Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας ανακάλυψαν πως είναι δυνατός ο σχηματισμός ηλεκτρικών ρευμάτων με τρόπους που δεν ήταν γνωστοί στο παρελθόν, που παρέχουν μεγαλύτερες δυνατότητες ως προς την ενέργεια από σύντηξη- τη διαδικασία που τροφοδοτεί με ενέργεια τα άστρα.

«Είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε ποιες διαδικασίες παράγουν ηλεκτρικά ρεύματα στο πλάσμα και ποια φαινόμενα αλληλεπιδρούν με αυτά» είπε ο Ίαν Οχς, τελειόφοιτος του Program in Plasma Physics του Princeton University και lead author ενός επιστημονικού άρθρου στο Physics of Plasmas. «Είναι το κύριο εργαλείο που χρησιμοποιούμε για να ελέγχουμε το πλάσμα στην έρευνα πάνω στη μαγνητική σύντηξη».

Η σύντηξη είναι η διαδικασία κατά τη οποία συγκρούονται ελαφρά στοιχεία υπό τη μορφή πλάσματος- η θερμή, φορτισμένη κατάσταση της ύλης που αποτελείται από ελεύθερα ηλεκτρόνια και πυρήνες ατόμων- παράγοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Οι επιστήμονες επιδιώκουν να αναπαράγουν τη σύντηξη για να επιτύχουν την παραγωγή ανεξάντλητης ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρισμού.

Τα απρόσμενα ρεύματα εμφανίζονται στο πλάσμα εντός εγκαταστάσεων σύντηξης σχήματος ντόνατ που είναι γνωστές ως tokamak. Τα ρεύματα σχηματίζονται όταν ένας συγκεκριμένος τύπος ηλεκτρομαγνητικού κύματος σχηματίζεται στιγμιαία. Αυτά τα κύματα ωθούν κάποια από τα ήδη κινούμενα ηλεκτρόνια, «που καβαλούν το κύμα σαν σέρφερ πάνω σε μια σανίδα του σερφ» είπε ο Οχς.

Ωστόσο οι συχνότητες αυτών των κυμάτων έχουν σημασία: Όταν η συχνότητα είναι υψηλή, το κύμα κάνει κάποια ηλεκτρόνια να κινηθούν προς τα εμπρός και άλλα προς τα πίσω. Οι δύο κινήσεις αλληλοακυρώνονται και δεν προκύπτει ρεύμα. Ωστόσο όταν η συχνότητα είναι μικρή, τα κύματα ωθούν προς τα εμπρός τα ηλεκτρόνια και προς τα πίσω τους ατομικούς πυρήνες- ιόντα, δημιουργώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Ο Οχς διαπίστωσε πως οι ερευνητές μπορούσαν να δημιουργούν τέτοια ρεύματα όταν το χαμηλής συχνότητας κύμα ήταν ενός συγκεκριμένου τύπου (ακουστικό κύμα ιόντων, ion acoustic wave) που παραπέμπει σε ηχητικά κύματα στον αέρα.

Η σημασία αυτής της ανακάλυψης ξεπερνά τα όρια του εργαστηρίου: «Υπάρχουν μαγνητικά πεδία διαφορετικών κλιμάκων στο σύμπαν, περιλαμβανομένου του μεγέθους των γαλαξιών, και δεν ξέρουμε στα αλήθεια πώς έφτασαν εκεί» είπε σχετικά. «Ο μηχανισμός που ανακαλύψαμε θα μπορούσε να είχε βοηθήσει στη δημιουργία κοσμικών μαγνητικών πεδίων, και οποιοιδήποτε μαγνητικοί μηχανισμοί μπορούν να παράγουν μαγνητικά πεδία παρουσιάζουν ενδιαφέρον στην κοινότητα των αστροφυσικών».

Τα αποτελέσματα αυτών των υπολογισμών δίνουν σε επιστήμονες τη δυνατότητα να υπολογίζουν πώς αυτά τα ρεύματα, τα οποία λαμβάνουν χώρα χωρίς να αλληλεπιδρούν απευθείας ηλεκτρόνια, αλληλεπιδρούν και αναπτύσσονται. Επίσης, τα ευρήματα αυτά βαθαίνουν την κατανόηση ενός βασικού φυσικού φαινομένου, και ήταν απρόσμενα, καθώς εμφανίζονται να έρχονται σε αντίθεση με συμβατικές αντιλήψεις- και θέτουν τις βάσεις για μελλοντικές έρευνες.

https://www.naftemporiki.gr/story/1634316/anakalupsi-kleidi-gia-tin-energeia-meso-suntiksis

anakalupsi-kleidi-gia-tin-energeia-meso-suntiksis.jpg.da7cdd1782bfdc13bd5de1370fe49cdd.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Πυρηνική Σύντηξη: Ένας ήλιος σε «κουτί» που παράγει ρεύμα. :cheesy:

Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι παντού: από τις συσκευές στα σπίτια µας έως το…. πλάσµα που τροφοδοτεί τις αντιδράσεις σύντηξης και πιθανώς τα τεράστια κοσµικά µαγνητικά πεδία. Αυτό τουλάχιστον υποστηρίζουν επιστήµονες στο εργαστήριο Φυσικής Πλάσµατος του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, οι οποίοι διαπίστωσαν ότι τα ηλεκτρικά ρεύµατα µπορούν να σχηµατιστούν µε τρόπους που δεν ήταν γνωστοί προηγουµένως. Η νέα ανακάλυψη θα µπορούσε να λύσει τα χέρια των ερευνητών στην προσπάθειά τους να «ανάψουν» τους αντιδραστήρες σύντηξης, λύνοντας οριστικά το ενεργειακό πρόβληµα.

Τι είναι, όµως, η τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης; Με απλά λόγια, η αναπαραγωγή των διαδικασιών που διατηρούν στη ζωή κάθε άστρο, όπως τον Ηλιο. Στο εσωτερικό του άστρου µας κάθε δευτερόλεπτο που περνά 620 εκατοµµύρια τόνοι ατόµων υδρογόνου συντήκονται υπό συνθήκες τεράστιας πίεσης και θερµοκρασίας -που φτάνει τα 15 εκατοµµύρια βαθµούς Κελσίουκαι παράγουν 606 εκατοµµύρια µετρικούς τόνους ηλίου. Η διαδικασία αυτή έχει ως αποτέλεσµα την απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας, που κρατά το άστρο µας «ζωντανό».

Η πυρηνική σύντηξη είναι πρακτικά το αντίθετο της σχάσης, της διαδικασίας που χρησιµοποιείται στα πυρηνικά όπλα και τους υφιστάµενους αντιδραστήρες, η οποία συνοδεύεται από την παραγωγή σηµαντικών ποσοτήτων από ραδιενεργά απόβλητα.

Οι προσπάθειες για τη δηµιουργία ενός «ήλιου σε κουτί» ξεκίνησαν τη δεκαετία του 1950, ωστόσο ακόµα δεν έχουν καρποφορήσει. Οι υφιστάµενες διατάξεις πυρηνικής σύντηξης δεν µπορούν να συντηρήσουν τη διαδικασία πέρα από µερικά κλάσµατα του δευτερολέπτου. Επιπλέον, η ενέργεια που καταναλώνουν είναι µεγαλύτερη από αυτή που παράγουν.

Σαν κύμα στη θάλασσα

Τα απρόσµενα ρεύµατα που παρατήρησαν οι επιστήµονες εµφανίζονται στο πλάσµα εντός εγκαταστάσεων σύντηξης, που είναι γνωστές ως αντιδραστήρες Τokamak. Τα ρεύµατα δηµιουργούνται όταν ένας συγκεκριµένος τύπος ηλεκτροµαγνητικού κύµατος, όπως αυτός που εκπέµπεται στους φούρνους µικροκυµάτων, αναδύεται στιγµιαία. Αυτό το κύµα ωθεί τα ήδη κινούµενα ηλεκτρόνια, όπως η θάλασσα σπρώχνει τις σανίδες του σερφ. Ωστόσο οι συχνότητες αυτών των κυµάτων έχουν σηµασία. Οταν η συχνότητα είναι υψηλή, το κύµα κάνει κάποια ηλεκτρόνια να κινηθούν προς τα εµπρός και άλλα προς τα πίσω. Οι δύο κινήσεις αλληλοακυρώνονται και δεν προκύπτει ρεύµα. Ωστόσο, όταν η συχνότητα είναι χαµηλή, τα κύµατα ωθούν προς τα εµπρός τα ηλεκτρόνια και προς τα πίσω τους ατοµικούς πυρήνες – ιόντα, δηµιουργώντας ηλεκτρικό ρεύµα.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν πως µπορούν να δηµιουργούν τέτοια ρεύµατα, όταν το χαµηλής συχνότητας κύµα ανήκει σε µια συγκεκριµένη κατηγορία (ακουστικό κύµα ιόντων, ion acoustic wave) και προσοµοιάζει µε τα ηχητικά κύµατα του αέρα.

Η σηµασία αυτής της ανακάλυψης ξεπερνά τα όρια του εργαστηρίου και απλώνεται µέχρι τον κοσµικό ιστό του Σύµπαντος. Υπάρχουν µαγνητικά πεδία σε διαφορετικές κλίµακες στο Σύµπαν, που δεν ξέρουµε πώς ακριβώς προέκυψαν. Σύµφωνα µε τους ερευνητές, ο µηχανισµός που ανακάλυψαν θα µπορούσε να είχε βοηθήσει στη δηµιουργία κοσµικών µαγνητικών πεδίων. Οι προσπάθειες για την επίτευξη πυρηνικής σύντηξης επιταχύνονται. Τον περασµένο Ιούλιο το µεγαλύτερο έργο πυρηνικής σύντηξης στον κόσµο ξεκίνησε την πενταετή φάση συναρµολόγησης στη Νότια Γαλλία. Πρόκειται για τον αντιδραστήρα ITER, µια επένδυση 20 δισ. ευρώ που θα αντιγράψει τις αντιδράσεις που τροφοδοτούν τον Ηλιο και φιλοδοξεί να αποδείξει ότι η σύντηξη µπορεί να λειτουργήσει σε εµπορική κλίµακα.

Εκατοµµύρια εξαρτήµατα θα χρησιµοποιηθούν για τη συναρµολόγηση του γιγαντιαίου αντιδραστήρα, ο οποίος θα ζυγίζει 23.000 τόνους. Σχεδόν 3.000 τόνοι υπεραγώγιµων µαγνητών, µερικοί βαρύτεροι από ένα επιβατικό αεροσκάφος, θα συνδεθούν µε 200 χιλιόµετρα υπεραγώγιµων καλωδίων, όλα σε περιβάλλον -269 βαθµών Κελσίου, το µεγαλύτερο κρυογονικό εργοστάσιο στον κόσµο.

Το έργο έχει χαρακτηριστεί η πιο περίπλοκη µηχανική προσπάθεια στην ιστορία του κόσµου. |

Οπως οι συµβατικοί αντιδραστήρες πυρηνικής σχάσης, η ίδια η διαδικασία δεν παράγει διοξείδιο του άνθρακα που ευθύνεται για το φαινόµενο του θερµοκηπίου. Οι αντιδραστήρες σύντηξης δεν κινδυνεύουν να «λιώσουν», ενώ επιπλέον παράγουν πολύ λιγότερα ραδιενεργά απόβλητα. O ITER θα είναι o πρώτος αντιδραστήρας που θα επιτύχει «αυτοσυντηρούµενη» σύντηξη και αναµένεται να παράγει δέκα φορές περισσότερη θερµότητα από αυτή που θα καταναλώνει, πολύ περισσότερο από οποιαδήποτε προηγούµενη προσπάθεια. Θα χρησιµοποιήσει επίσης σηµαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας όταν λειτουργεί για να τροφοδοτήσει τους υπεραγώγιµους µαγνήτες που κρατάνε το πλάσµα υπό έλεγχο.

Ο Bezos και το έπαθλο

Tο «στοίχηµα», λοιπόν, της πυρηνικής σύντηξης όχι µόνο δεν έχει χαθεί, αλλά οι τεχνολογικές εξελίξεις το επαναφέρουν δυναµικά στο προσκήνιο. Γι’ αυτό και δεν είναι λίγοι αυτοί που δείχνουν διατεθειµένοι να ποντάρουν σε αυτό, µε την προοπτική ασύλληπτων µελλοντικών αποδόσεων. Η πιο χαρακτηριστική περίπτωση είναι η επένδυση ύψους 127 εκατ. δολαρίων του Τζεφ Μπέζος της Amazon στη startup General Fusion, µια εταιρεία που προσπαθεί να φτιάξει τον δικό της αντιδραστήρα Tokamak. Οσο για το έπαθλο για όποιον κόψει πρώτος το νήµα σε αυτόν τον αγώνα για «καθαρή πυρηνική ενέργεια», εκτιµήσεις το ανεβάζουν στο αστρονοµικό ποσό των 10 τρισ. δολαρίων.

https://physicsgg.me/2020/09/28/%cf%80%cf%85%cf%81%ce%b7%ce%bd%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%cf%83%cf%8d%ce%bd%cf%84%ce%b7%ce%be%ce%b7-%ce%ad%ce%bd%ce%b1%cf%82-%ce%ae%ce%bb%ce%b9%ce%bf%cf%82-%cf%83%ce%b5-%ce%ba%ce%bf%cf%85%cf%84%ce%af/

tokama_bw-shades.thumb.jpg.bec67ec57093aef5b82020eb8d309849.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 εβδομάδες αργότερα...

Πείραμα πυρηνικής σύντηξης στο Ηνωμένο Βασίλειο. :cheesy:

Ένα πρωτοποριακό πείραμα πυρηνικής σύντηξης στο Όξφορντσαϊρ του Ηνωμένου Βασιλείου ενεργοποιήθηκε για πρώτη φορά: Όπως αναφέρει το BBC, το Mast Upgrade θα μπορούσε να «ξεκαθαρίσει» κάποια από τα εμπόδια στην παροχή καθαρής, απεριόρισης ενέργειας στο δίκτυο ηλεκτροδότησης.

Η σύντηξη διαφέρει από τη σχάση, την τεχνολογία που χρησιμοποιείται από τους υπάρχοντες σταθμούς πυρηνικής ενέργειας, επειδή θα μπορούσε να απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειες με ελάχιστη ραδιενέργεια. Αυτή τη στιγμή η τεχνολογία πυρηνικής ενέργειας βασίζεται στη σχάση, όπου ένα βαρύ χημικό στοιχείο διασπάται για την παραγωγή ελαφρύτερων- ωστόσο στη σύντηξη δύο ελαφρά συνδυάζονται για τη δημιουργία ενός βαρέος- κάτι που παραπέμπει στις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στον ήλιο. Αντίθετα με τη σχάση, δεν παράγει μακρόβια ραδιενεργά απόβλητα.

Για την κατασκευή της συγκεκριμένης συσκευής, κόστους 55 εκατ. λιρών, χρειάστηκαν επτά χρόνια. Το Mast (Mega Amp Spherical Tokamak) Upgrade θα χρησιμοποιεί έναν πρωτοποριακό σχεδιασμό που είναι γνωστός ως σφαιρικό tokamak.

Το tokamak είναι μια συσκευή σύντηξης που χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για τον περιορισμό του πλάσματος (θερμού, ιονισμένου αερίου) σε ένα δοχείο. Το πλάσμα επιτρέπει στα ελαφρά στοιχεία να πραγματοποιούν σύντηξη και να δίνουν ενέργεια.

Τα περισσότερα tokamak έχουν σχήμα ντόνατ, ωστόσο στο Mast Upgrade το μέγεθος της τρύπας έχει μειωθεί όσο περισσότερο ήταν δυνατόν, δίνοντας στο πλάσμα ένα σχεδόν σφαιρικό προφίλ.

Ο καθηγητής Ίαν Τσάπμαν, διευθύνων σύμβουλος της UKAEA (UK Atomic Energy Authority) είπε πως η ενεργοποίηση αποτελεί μια πραγματικά μεγάλη στιγμή, καθώς σημαίνει την έναρξη της προσπάθειας να φτάσει το Ηνωμένο Βασίλειο πιο κοντά στην κατασκευή ενός σταθμού ενέργειας από σύντηξη, δεδομένου πως είναι άλλο το απλά να ελέγχεις το πλάσμα και να πραγματοποιείς σύντηξη και άλλο να παράγεις περισσότερη ενέργεια από την αντίδραση από αυτήν που εισάγει το πείραμα.

https://www.naftemporiki.gr/story/1652479/peirama-purinikis-suntiksis-sto-inomeno-basileio

tokamak-energy-st40-antidrastiras-puriniki-suntiksi.jpg.85ce3c543746ec542090abf6d7e56a95.jpg

115134306_illustrationofmastupgradewithplasma-landscape-copyrightukaea.jpg.732d6007650e6792766f4091c860ab2a.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Πειραματικός αντιδραστήρας σύντηξης μπήκε στην πρίζα στη Βρετανία. :cheesy:

Η Βρετανία έθεσε σε λειτουργία έναν αναβαθμισμένο, πειραματικό αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης, ο οποίος υπόσχεται να μειώσει τον όγκο και το κόστος των εργοστασίων που θα παράγουν μια μέρα ανεξάντλητη, καθαρή ενέργεια.

Τα σημερινά πυρηνικά εργοστάσια βασίζονται σε αντιδράσεις σχάσης, κατά τις οποίες βαριά στοιχεία όπως το ουράνιο-235 διασπώνται σε ελαφρύτερα στοιχεία απελευθερώνοντας ταυτόχρονα ενέργεια.

Οι αντιδραστήρες σύντηξης ουσιαστικά ακολουθούν την αντίθετη διαδικασία, κατά την οποία δύο ελαφρά στοιχεία (ισότοπα υδρογόνου) ενώνονται και σχηματίζουν ένα βαρύτερο στοιχείο (ήλιο).

Μέχρι σήμερα πάντως κανένας αντιδραστήρας σύντηξης δεν έχει καταφέρει να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνει. Μεγάλες ποσότητες ενέργειας απαιτούνται προκειμένου να διατηρείται το υδρογόνο υπό μορφή πλάσματος (ιονισμένου αερίου) σε θερμοκρασίες πιο υψηλές από ό,τι ακόμα και στον πυρήνα του Ήλιου, ο οποίος επίσης παράγει ενέργεια με σύντηξη υδρογόνου.

Τόκαμακ

Το νέο πειραματικό σύστημα της Βρετανίας, με την ονομασία Mast Upgrade, αναπτύχθηκε την τελευταία επταετία στο Κάλαμ του Όξφορντσαϊρ με κόστος 55 εκατομμύρια στερλίνες. Στόχος, η δοκιμή ενός νέου σχεδιασμού που ονομάστηκε «σφαιρικό τόκαμακ».

Οι πειραματικοί αντιδραστήρες τόκαμακ έχουν σχήμα ντόνατ και χρησιμοποιούν ισχυρά μαγνητικά πεδία για να κρατούν το πλάσμα στο εσωτερικό τους χωρίς το υπέρθερμο αέριο να έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα του αντιδραστήρα. Το υδρογόνο θερμαίνεται συνήθως με μικροκύματα και δέσμες σωματιδίων.

Στην περίπτωση του Must Upgrade, η κεντρική οπή του ντόνατ έχει συρρικνωθεί όσο γίνεται περισσότερο και ο αντιδραστήρας μοιάζει περισσότερο με μήλο από το οποίο έχει αφαιρεθεί ο πυρήνας.

Το εσωτερικό του σφαιρικού τόκαμακ.

Τα τοιχώματα θα έλιωναν αν έρχονταν σε επαφή με το υπέρθερμο πλάσμα (John Lawrence).

Οι σχεδιαστές του συστήματος ελπίζουν ότι το σφαιρικό σχήμα θα αυξήσει τη σταθερότητα του πλάσματος ενώ παράλληλα απλοποιεί τον σχεδιασμό και επομένως ρίχνει το κόστος. Ο πρώτος πειραματικός αντιδραστήρας αυτού του είδους στη Βρετανία, με την ονομασία Mast, τέθηκε σε λειτουργία το 1999, πλέον όμως έχει αναβαθμιστεί με νέες τεχνολογίες για την άντληση θερμότητας καθώς και άλλες βελτιώσεις.

O Mast Upgrade τέθηκε σε λειτουργία στο Κέντρο Ενέργειας Σύντηξης του Όξφορντσαϊρ, όπου λειτουργεί και ένα δεύτερο πειραματικό σύστημα, με την ονομασία Jet, βασισμένο σε συμβατικό τόκαμακ σε σχήμα ντόνατ.

Το Jet αποτέλεσε τη βάση για τον Διεθνή Πειραματικό Θερμοπυρηνικό Αντιδραστήρα (ITER), ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά πειράματα του κόσμου, ο οποίος κατασκευάζεται στο Κανταράς της Γαλλίας με την προοπτική να τεθεί σε λειτουργία την επόμενη δεκαετία.

Ακόμα κι αν ο ITER αποδειχθεί επιτυχής, το νέο βρετανικό πείραμα θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικές βελτιώσεις.

https://www.in.gr/2020/11/02/tech/peiramatikos-antidrastiras-syntiksis-mpike-stin-priza-sti-vretania/

115134309_interiorofthemastupgradetokamak-copyrightukaea-600x338.jpg.041b7d230c604adc14d4d61b0414e54f.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 5 μήνες αργότερα...

Νέο ρεκόρ από τον κινεζικό «τεχνητό ήλιο» :cheesy:

Κινέζοι επιστήμονες σημείωσαν νέο ρεκόρ στον χώρο της πυρηνικής σύντηξης, επιτυγχάνοντας θερμοκρασία πλάσματος 120 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου για 101 δευτερόλεπτα σε πείραμα την Παρασκευή, σύμφωνα με το κινεζικό πρακτορείο Xinhua- σημαντικό βήμα για τον τομέα της ανάπτυξης αντιδραστήρων σύντηξης.

Στο πλαίσιο του πειράματος, σύμφωνα με το κινεζικό πρακτορείο, που έλαβε χώρα στο EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, γνωστό και ως «Κινεζικός τεχνητός ήλιος» επετεύχθη και θερμοκρασία 160 εκατ. βαθμών Κελσίου για 20 δευτερόλεπτα.

Ο απώτερος στόχος του EAST, που βρίσκεται στο Χεφέι, είναι η επίτευξη πυρηνικής σύντηξης όπως στον ήλιο, χρησιμοποιώντας δευτέριο από τη θάλασσα για τη σταθερή παροχή «καθαρής» ενέργειας. Θεωρείται πως το δευτέριο σε ένα λίτρο θαλασσινού νερού μπορεί να παράγει, μέσω αντιδράσεων σύντηξης, την ποσότητα ενέργειας που αντιστοιχεί σε 300 λίτρα βενζίνης.

Τον Νοέμβριο του 2018 το EAST είχε παράξει θερμοκρασία ηλεκτρονίων 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου στο πλάσμα στον πυρήνα, ενώ πέρυσι πέτυχε θερμοκρασία πλάσματος 100 εκατ. βαθμών Κελσίου για 20 δευτερόλεπτα.

Αντίθετα με τα ορυκτά καύσιμα, τα υλικά που απαιτούνται για τον «τεχνητό ήλιο» είναι στην πράξη απεριόριστα στη Γη. Ως εκ τούτου, η ενέργεια από τη σύντηξη το «απόλυτο» είδος ενέργειας, που μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη «ουδετερότητας άνθρακα».

https://www.naftemporiki.gr/story/1732780/neo-rekor-apo-ton-kineziko-texnito-ilio

nea-texnologia-suntiksis-uposxetai-aperioristi-kai-kathari-energeia.jpg.53de96076013146b27f9072d14ad2869.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 3 εβδομάδες αργότερα...

O ισχυρότερος μαγνήτης του κόσμου ταξιδεύει για Γαλλία. :cheesy:

Ο ισχυρότερος μαγνήτης του κόσμου αρχίζει το ταξίδι από τις ΗΠΑ όπου κατασκευάσθηκε, για τη Γαλλία όπου θα εγκατασταθεί στον υπό κατασκευή Διεθνή Θερμοπυρηνικό Πειραματικό Αντιδραστήρα (ITER), τον λεγόμενο και «Ήλιο επί της Γης».

Ο μαγνήτης με την ονομασία Central Solenoid, όταν συναρμολογηθεί πλήρως, θα έχει ύψος 18 μέτρων και πλάτος 4,3 μέτρων, με βάρος 1.000 τόνων. Θα μπορεί να παράγει μαγνητικό πεδίο ισχύος 13 τέσλα, περίπου 280.000 φορές πιο ισχυρό από το μαγνητικό πεδίο της Γης και αρκετό για να ανυψώσει δύο μέτρα στον αέρα ένα ολόκληρο αεροπλανοφόρο 100.000 τόνων.

«Πρόκειται για τον μεγαλύτερο και πιο δυνατό ηλεκτρομαγνήτη που έχει ποτέ κατασκευαστεί», δήλωσε ο μηχανικός Τζον Σμιθ, διευθυντής της κατασκευάστριας αμερικανικής εταιρείας General Atomics στην Καλιφόρνια.

Ο μαγνήτης θα αποτελέσει την «καρδιά» του ITER, του αντιδραστήρα που κατασκευάζεται από διεθνή κοινοπραξία 35 χωρών, με στόχο να αποδείξει για πρώτη φορά ότι είναι δυνατό να παραχθεί ενέργεια από πυρηνική σύντηξη (το αντίστροφο της σχάσης). Στη σύντηξη -την ίδια διαδικασία παραγωγής ενέργειας που υπάρχει στον Ήλιο- ελαφριοί ατομικοί πυρήνες συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν βαρύτερους, μια διαδικασία που στην πορεία απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Η θερμοπυρηνική σύντηξη υπόσχεται να αποτελέσει μια απεριόριστη καθαρή εναλλακτική πηγή ενέργειας στο μέλλον, περιορίζοντας δραστικά τις εκπομπές «αερίων του θερμοκηπίου», που συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή.

Η πυρηνική σύντηξη έχει επιτευχθεί σε μικρή κλίμακα, μέσα σε αντιδραστήρες τύπου «τόκαμακ», ήδη από τη δεκαετία του 1950, αλλά όχι για περισσότερο από λίγα δευτερόλεπτα. Για να αποτελέσει μια εναλλακτική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, η αντίδραση της πυρηνικής σύντηξης πρέπει να διαρκεί συνεχώς και να έχει θετικό ενεργειακό ισοζύγιο, δηλαδή να απαιτεί λιγότερη ενέργεια για την παραγωγή του ρεύματος, από αυτή την οποία δημιουργεί. Για το σκοπό αυτό, χρειάζεται ένας πολύ ισχυρός μαγνήτης μέσα στην καρδιά του αντιδραστήρα, ώστε να συγκρατεί το πλάσμα και να συντηρεί την αντίδραση της σύντηξης.

Πώς γίνεται η σύντηξη

Η σύντηξη δουλεύει ως εξής: Μια μικρή ποσότητα αέριου υδρογόνου (των ισοτόπων δευτέριου και τρίτιου) εισάγεται σε ένα μεγάλο θάλαμο κενού που λέγεται «τόκαμακ». Το υδρογόνο θερμαίνεται, έως ότου γίνει ιονισμένο πλάσμα που μοιάζει με νέφος. Γιγάντιοι υπεραγώγιμοι μαγνήτες, ενσωματωμένοι στον τόκαμακ, περιορίζουν το πλάσμα κρατώντας το μακριά από τα μεταλλικά τοιχώματα. Όταν το πλάσμα υδρογόνου φθάσει σε θερμοκρασία 150 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου (δεκαπλάσια από εκείνη στον πυρήνα του Ήλιου), λαμβάνει χώρα η σύντηξη. Κατά την αντίδραση σύντηξης, μια μικρή ποσότητα μάζας μετατρέπεται σε μια τεράστια ποσότητα ενέργειας με βάση τη διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν Ε=mc2.

Νετρόνια υπερυψηλής ενέργειας, που παράγονται από τη σύντηξη, δραπετεύουν από το μαγνητικό πεδίο και χτυπούν τα μεταλλικά τοιχώματα του τόκαμακ, μεταφέροντας σε αυτά ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Παράλληλα, μερικά νετρόνια αντιδρούν με το λίθιο στα μεταλλικά τοιχώματα και παράγουν περισσότερο τρίτιο για περαιτέρω σύντηξη. Στο μεταξύ, το νερό που κυκλοφορεί μέσα στα τοιχώματα του τόκαμακ, δέχεται τη θερμότητα και την μετατρέπει σε ατμό. Στον εμπορικό αντιδραστήρα -που ακόμη δεν έχει κατασκευαστεί- ο ατμός θα κινεί τουρμπίνες για να παραχθεί ηλεκτρισμός. Εκατοντάδες τόκαμακ έχουν κατασκευαστεί μέχρι σήμερα, αλλά στον ITER για πρώτη φορά θα επιτευχθεί η συνεχόμενη αντίδραση από την «καύση» πλάσματος.

Το πρώτο τμήμα του τεράστιου μαγνήτη θα φθάσει με πλοίο από λιμάνι του Τέξας στη Μασσαλία τον Αύγουστο και από εκεί με τεράστια νταλίκα θα κατευθυνθεί στον ITER στη νότια Γαλλία. Τα υπόλοιπα έξι τμήματα του μαγνήτη θα ακολουθήσουν στη συνέχεια. Παρά τις καθυστερήσεις λόγω της πανδημίας Covid-19, η κατασκευή του ITE έχει ήδη προχωρήσει κατά 75% περίπου και αναμένεται να έχει ολοκληρωθεί εντός του 2025. Αλλά οι πρώτες κανονικές αντιδράσεις σύντηξης ατόμων υδρογόνου δεν θα γίνουν πριν το 2035. Ο ITER αναμένεται να παράγει 500 μεγαβάτ θερμικής ενέργειας από σύντηξη, αλλά όχι ηλεκτρισμό.

Εφόσον πάντως αποδειχθεί πρακτικά στον ITER (που σημαίνει «Οδός» στα λατινικά) ότι είναι εφικτή η συνεχής και βιώσιμη παραγωγή ενέργειας, τότε η τεχνολογία θα αναπαραχθεί σε μαζική κλίμακα παγκοσμίως για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Ήδη οι ΗΠΑ σχεδιάζουν τη δημιουργία ενός πιλοτικού εργοστασίου ηλεκτροπαραγωγής από σύντηξη έως το 2040. Ο κίνδυνος ατυχημάτων θεωρείται πολύ μικρός, καθώς, αν κάτι πάει στραβά, απλώς σταματά η πυρηνική αντίδραση, χωρίς κίνδυνο διαρροής ραδιενέργειας.

https://www.in.gr/2021/06/16/b-science/episthmes/o-isxyroteros-magnitis-tou-kosmou-taksideyei-gia-gallia/

cs_module_in_turnover.jpg.f8a536651fdd3c86c96cdeb5d15231d4.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Ο Τζεφ Μπέζος χρηματοδοτεί πειραματικό αντιδραστήρα σύντηξης. :cheesy:

Καναδική εταιρεία στην οποία έχει επενδύσει ο μεγιστάνας της Amazon Τζεφ Μπέζος ανακοίνωσε την Πέμπτη ότι θα κατασκευάσει έξω από την Οξφόρδη έναν πειραματικό αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης, μια τεχνολογία που υπόσχεται καθαρή και ανεξάντλητη ενέργεια.

Ο αντιδραστήρας της General Fusion, στον οποίο η βρετανική κυβέρνηση επενδύει αδιευκρίνιστο ποστό, θα έχει το 70% του μεγέθους που απαιτείται για έναν εμπορικό αντιδραστήρα. Δεν σχεδιάστηκε για την παραγωγή ενέργειας, αλλά για την επίδειξη των τεχνολογιών που απαιτούνται για την εμπορική αξιοποίηση της σύντηξης.

«Είναι η πρώτη σημαντική σύμπραξη δημόσιου και ιδιωτικού τομέα στη σύντηξη» δήλωσε στον δικτυακό τόπο του Science ο Κρίφοφερ Μάουρι, διευθύνων σύμβουλος με έδρα το Βανκούβερ.

Εδώ και δεκαετίες, φυσικοί σε όλο τον κόσμο πειραματίζονται με την ιδέα της σύντηξης, στην οποία ισότοπα υδρογόνου ενώνονται σε συνθήκες ακραίας θερμοκρασίας και πίεσης και σχηματίζουν άτομα ήλιου, απελευθερώνοντας ταυτόχρονα μεγάλα ποσά ενέργειας.

Σε αντίθεση με τις αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης, η σύντηξη δεν παράγει επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα.

Και, δεδομένου ότι το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί σχετικά εύκολα με ηλεκτρόλυση του νερού, οι αντιδραστήρες σύντηξης θα μπορούσαν να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες της ανθρωπότητας για πολλές χιλιετίες.

Όμως, παρά τους πειραματισμούς δεκαετιών, κανένας πειραματικός αντιδραστήρας σύντηξης δεν έχει καταφέρει να παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που απαιτεί για τη λειτουργία του.

Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει χάρη στον ITER, έναν γιγάντιο, διεθνή πειραματικό αντιδραστήρα που κατασκευάζεται εδώ και χρόνια στο Κανταράς της Γαλλίας. Το πρόγραμμα έχει υποστεί μεγάλες καθυστερήσεις και δεν αναμένεται να πετύχει τον πρωτεύοντα στόχο του πριν από το 2035.

Στον ITER, μικροκύματα και δέσμες σωματιδίων θα θερμαίνουν υδρογόνο που παραμένει παγιδευμένο από μαγνητικά πεδία μέσα σε έναν αντιδραστήρα σε σχήμα ντόνατ.

Η General Fusion ακολουθεί μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση που ονομάζεται σύντηξη μαγνητισμένου στόχου. Ένα κυκλικό σύννεφο ιονισμένου υδρογόνου διοχετεύεται σε ένα περιστρεφόμενο δοχείου, του οποίου η εσωτερική επιφάνεια είναι καλυμμένη με υγρό λίθιο. Όταν το σύννεφο ιόντων βρεθεί στην σωστή θέση, εκατοντάδες πνευματικά πιστόνια σπρώχνουν το λίθιο προς τα μέσα, οπότε το υδρογόνο συμπυκνώνεται και θερμαίνεται στους 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.

Σε αντίθεση με τον ITER και άλλα πειραματικά συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούν ως καύσιμο δύο ισότοπα υδρογόνου (δευτέριο και τρίτιο) το μοντέλο της General Fusion θα χρησιμοποιεί μόνο δευτέριο, το οποίο μπορεί να παραχθεί σε πολύ μεγαλύτερες ποσότητες και με πολύ μικρότερο κόστος. Στην τελική του μορφή, ο αντιδραστήρας θα παράγει από μόνος του τρίτιο χρησιμοποιώντας την ακτινοβολία της σύντηξης για να διασπάσει άτομα λιθίου.

Για να πετύχει το στόχο του καθαρού ισοζυγίου ενέργειας, η διάταξη θα πρέπει να τροφοδοτείται με νέες ποσότητες υδρογόνου κάθε μερικά δευτερόλεπτα.

Ο αντιδραστήρας θα κατασκευαστεί σε χώρο της βρετανικής Αρχής Ατομικής Ενέργειας έξω από την Οξφόρδη, όπου λειτουργούν ήδη δύο άλλοι πειραματικοί αντιδραστήρες σύντηξης με τις ονομασίες JET και MAST.

«Η νέα εγκατάσταση της General Fusion δίνει μια γενναία ώθηση στα σχέδιά μας να αναπτύξουμε βιομηχανία σύντηξης στο Ηνωμένο Βασίλειο» δήλωσε σύμφωνα με το BBC η υπουργός Εποστήμης Αμάντα Σόλογουεϊ.

«Η ενέργεια της σύντηξης έχει τεράστιο δυναμικό ως πηγή ανεξάντλητης ενέργειας χαμηλού άνθρακα, και η σημερινή ανακοίνωση δίνει ψήφο εμπιστοσύνης στην περιοχή και στο στάτους της Βρετανίας ως παγκόσμιας επιστημονικής υπερδύναμης».

https://www.in.gr/2021/06/17/b-science/episthmes/o-tzef-mpezos-xrimatodotei-peiramatiko-antidrastira-syntiksis/

Fusion-Island-1280x720-1024x576.thumb.jpg.44737f5857c511121c5ab0743a814987.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Το ισχυρότερο λέιζερ του κόσμου στα πρόθυρα ιστορικής επιτυχίας για την πυρηνική σύντηξη. :cheesy:

Μπορούμε να πούμε ότι ήταν μια εκρηκτική επιτυχία: αμερικανικό εργαστήριο που χρησιμοποιεί το ισχυρότερο λέιζερ του κόσμου για να βομβαρδίσει μικροσκοπικές κάψουλες με υδρογόνο ανακοίνωσε ότι πέτυχε θεαματική αύξηση στην παραγωγή ισχύος, φέρνοντας ένα βήμα πιο κοντά την εποχή της ανεξάντλητης, καθαρής ενέργειας από σύντηξη.

Στις 8 Αυγούστου, η Εθνική Εγκατάσταση Πυροδότησης (NIF) στο Εθνικό Εργαστήριο «Λόρενς Λίβερμορ» της Καλιφόρνια απέδωσε στιγμιαία 1,35 megajoule ενέργειας, περίπου όσο η κινητική ενέργεια ενός αυτοκινήτου που κινείται με 160 χιλιόμετρα την ώρα, αναφέρει το Science.

Το πείραμα δεν πέτυχε μεν τον στόχο να παραγάγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι κατανάλωσε –ένα κρίσιμο όριο για οποιαδήποτε πρακτική εφαρμογή- ωστόσο αύξησε την παραγόμενη ισχύ κατά οκτώ φορές, σε σχέση με το προηγούμενο ρεκόρ του NIF.

Αυτή τη φορά, η παραγόμενη ενέργεια έφτασε το 70% της ενέργειας που κατανάλωσαν οι δέσμες λέιζερ. «Έπειτα από πολλά χρόνια που περάσαμε στο επίπεδο του 3%, η εξέλιξη είναι σούπερ συναρπαστική» σχολίασε ο Μαρκ Χέρμαν, επικεφαλής του προγράμματος σύντηξης στο Εθνικό Εργαστήριο «Λόρενς Λίβερμορ».

«Τα αποτελέσματά μας είναι σημαντικό βήμα προκειμένου να κατανοήσουμε τι απαιτείται για να λειτουργήσει. Για μένα, είναι μια στιγμή αντίστοιχη με την επιτυχία των αδελφών Ράιτ» δήλωσε στο CNBC ο Ομάρ Χάρικεϊν, επικεφαλής επιστήμονας στο Πρόγραμμα Σύντηξης Αδρανιακού Περιορισμού του εργαστηρίου.

Τα θεαματικά αποτελέσματα θα υποβληθούν για έλεγχο και δημοσίευση στον επιστημονικό Τύπο, ανέφερε το εργαστήριο σε δελτίο Τύπου. Οι ανακοινώσεις αυτού του είδους συνήθως έρχονται μαζί με την αντίστοιχη δημοσίευση στην επιστημονική βιβλιογραφία, όμως «τα νέα διαδόθηκαν γρήγορα λόγω του μεγέθους του επιτεύγματος, οπότε θεωρήσαμε ότι ήταν σημαντικό να ανακοινώσουμε τα δεδομένα» δήλωσε εκπρόσωπος του εργαστηρίου στο CNBC.

Συνολικά 192 δέσμες λέιζερ στοχεύουν μια μικρή κάψουλα στο κέντρο της μεταλλικής σφαίρας (Philip Saltonstall)

Σύντηξη

Η πυρηνική σύντηξη, ουσιαστικά το αντίθετο της πυρηνικής σχάσης, είναι η αντίδραση που τροφοδοτεί με ενέργεια τα άστρα και τις θερμοπυρηνικές βόμβες. Κάτω από συνθήκες ακραίας θερμοκρασίας και πίεσης, άτομα υδρογόνου ενώνονται, σχηματίζουν άτομα ήλιου και απελευθερώνουν μεγάλα ποσά ενέργειας.

Σε αντίθεση με τη σχάση, η οποία χρησιμοποιεί ουράνιο ή άλλα ραδιενεργά καύσιμα, η σύντηξη μπορεί θεωρητικά να λειτουργήσει με ισότοπα υδρογόνου από τη θάλασσα και δεν αφήνει επικίνδυνα πυρηνικά απόβλητα.

Σε όλο τον κόσμο πραγματοποιούνται εδώ και χρόνια πειράματα σύντηξης, ωστόσο κανένα δεν έχει καταφέρει μέχρι στιγμής να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνει. Η μεγαλύτερη πειραματική εγκατάσταση σύντηξης, ο πειραματικός θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας ITER που κατασκευάζεται στη Γαλλία, δεν αναμένεται να δώσει αποτελέσματα σε λιγότερο από μια δεκαετία.

Ο ITER ακολουθεί μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση από το NIF, καθώς θα χρησιμοποιεί μικροκύματα και μαγνητικά πεδία για να θερμάνει υδρογόνο μέσα σε έναν περίπλοκο αντιδραστήρα που ονομάζεται τόκαμακ. Το υδρογόνο πρέπει να φτάσει σε θερμοκρασία 150 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, πάνω από τη θερμοκρασία που επικρατεί στο κέντρο του Ήλιου.

Πώς λειτουργεί το πείραμα στο NIF

Η Εθνική Εγκατάσταση Πυροδότησης, σε λειτουργία από το 2010, δημιουργήθηκε για τη μελέτη της ασφάλειας του αμερικανικού πυρηνικού οπλοστασίου, καθώς μπορεί να φτάνει τις συνθήκες ακραίας πίεσης και θερμοκρασίας που θα καταγράφονταν στο κέντρο μιας πυρηνικής έκρηξης. Τα πειράματα σύντηξης είναι απλά μια παράλληλη, δευτερεύουσα δραστηριότητα.

Το γιγάντιο λέιζερ της εγκατάστασης, η οποία καταλαμβάνει επιφάνεια τριών ποδοσφαιρικών γηπέδων, χωρίζεται σε 192 δέσμες που στοχεύουν στο κέντρο μιας μεταλλικής σφαίρας με διάμετρο μερικών μέτρων.

Στο κέντρο της σφαίρας, οι δέσμες καταλήγουν σε μια κάψουλα από χρυσό, σε μέγεθος γομολάστιχας, η οποία περικλείει ένα μικρός σφαιρίδιο, όσο ένας κόκκος πιπεριού. Μέσα στο σφαιρίδιο βρίσκονται τα «καύσιμα», δύο ισότοπα υδρογόνου που ονομάζονται δευτέριο και τρίτιο.

Ο παλμός ακτινοβολίας λέιζερ εξαερώνει τη χρυσή κάψουλα, η οποία εκπέμπει ακτίνες Χ που με τη σειρά τους πιέζουν το σφαιρίδιο. Το υδρογόνο συμπιέζεται έτσι μέχρι να ξεπεράσει κατά 100 φορές την πυκνότητα του μολύβδου και θερμαίνεται στους 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, επίπεδα που επιτρέπουν την έναρξη θερμοπυρηνικών αντιδράσεων.

Σύμφωνα με την ανακοίνωση του NIF, το πείραμα της 8ης Αυγούστου δημιούργησε «ένα υπέρθερμο σημείο με διάμετρο όσο μια ανθρώπινη τρίχα, παράγοντας πάνω από 10 τετράκις εκατομμύρια watt ενέργειας για 100 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου».

Ο δρ Χέρμαν, ο επικεφαλής του προγράμματος, δήλωσε στο Science πως όταν ενημερώθηκε για την απόδοση του πειράματος αρχικά ανησύχησε ότι κάτι δεν πήγαινε καλά με τα όργανα. Όταν τελικά επιβεβαιώθηκε ότι η μέτρηση ήταν σωστή, «πράγματι άνοιξα ένα μπουκάλι σαμπάνια» είπε.

Ωστόσο το NIF απέχει πολύ από την απόδοση που απαιτείται για την εμπορική αξιοποίηση της σύντηξης, δεδομένου ότι και αυτή τη φορά τα λέιζερ κατανάλωσαν περισσότερη ενέργεια από ό,τι απελευθέρωσε το σφαιρίδιο υδρογόνου.

Ακόμα και όταν η απόδοση αυξηθεί από το 70% σε πάνω από 100%, για την πρακτική αξιοποίηση της προσέγγισης θα απαιτείτο ο βομβαρδισμός πάνω από δέκα σφαιριδίων υδρογόνου το δευτερόλεπτο.

https://www.in.gr/2021/08/18/b-science/episthmes/isxyrotero-leizer-tou-kosmou-sta-prothyra-istorikis-epityxias-gia-tin-pyriniki-syntiksi/

119973370_2012-037864-lg.jpg.93fb0119aae0e34fb6cc69019d0e4b8f.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 1 μήνα αργότερα...

Πυρηνική σύντηξη – Η ενέργεια του μέλλοντος. :cheesy:

Δέκα τετράκις εκατομμύρια βατ είναι ένα εντυπωσιακό ποσό ενέργειας, από εκείνα που οι επιστήμονες απαξιούν να καταγράφουν με μηδενικά και προτιμούν να αναπαριστούν με δυσνόητους εκθέτες. Καθώς όμως η περί ης ο λόγος έκλυση ήταν μόνο μια έκλαμψη δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, μπορεί να τη θεωρήσει κανείς και ανύπαρκτη. Αυτή η απόσταση ανάμεσα στο μηδέν και στο άπειρο που γεφυρώθηκε στιγμιαία στο Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ της Καλιφόρνιας (LLNL) στις 8 Αυγούστου 2021 ενδέχεται να λογίζεται κάποτε ως η καταστατική πράξη μιας νέας εποχής. Επιτυγχάνοντας να αποδώσει το 70% της εισαγόμενης ενέργειας, το πείραμα πλησίασε περισσότερο από κάθε άλλο έως σήμερα στην επιστημονική τεκμηρίωση της δυνατότητας της πυρηνικής σύντηξης προς εμπορική εκμετάλλευση.

Με τις συνέπειες της πλανητικής υπερθέρμανσης να αυξάνονται και τις δυτικές κυβερνήσεις να εντάσσουν στην ατζέντα τους προγράμματα εξάλειψης της χρήσης άνθρακα μέχρι το 2030, η σύντηξη φαντάζει ως η ιδανική μελλοντική τεχνολογία για τη θραύση της εξάρτησης από τις επικίνδυνες, ρυπογόνες πηγές στις οποίες βασίστηκε η ανθρωπότητα από τη Βιομηχανική Επανάσταση και εντεύθεν. Είναι εφικτή ωστόσο μια εξέλιξη που προαναγγέλθηκε και στο παρελθόν για να βαλτώσει τελικά εξαιτίας του μεγέθους των τεχνικών προκλήσεων;

Η ιδέα της χρήσης της ως παρόχου άφθονης, καθαρής, ανεξάντλητης ενέργειας χρονολογείται από τη δεκαετία του 1920, όταν ο Αρθουρ Εντινγκτον, μελετητής και εκλαϊκευτής της Θεωρίας της Σχετικότητας, καθώς και ο άνθρωπος που πρόσφερε την πρώτη απόδειξή της με την παρατήρηση μιας ηλιακής έκλειψης το 1919, εισηγήθηκε τη λειτουργία του μηχανισμού καύσης των αστέρων. Πρακτικά, σύμφωνα με το μοντέλο του Εντινγκτον, ο Ηλιος και οι ομόλογοί του ανά το Σύμπαν είναι τιτάνια εργοστάσια σύντηξης πυρήνων υδρογόνου και μετατροπής τους σε πυρήνες ηλίου. Οι λεπτομέρειες της συγκεκριμένης ακολουθίας συμπληρώθηκαν από τον αστροφυσικό Χανς Μπέτε, ο οποίος τιμήθηκε το 1967 με Βραβείο Νομπέλ ακριβώς για αυτές τις εργασίες του.

Η απλότητα και η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας υπήρξαν εξαρχής γοητευτικές για τους επιστήμονες: η αφθονία του υδρογόνου στη φύση και η σταθερότητα της σύντηξης ήταν προτιμητέες σε σχέση με τα ασταθή άτομα της σχάσης και τους κινδύνους διαρροών, τήξης και ραδιενεργού μόλυνσης που συνεπαγόταν η χρήση του ουρανίου. Ταυτόχρονα με τα πρώτα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, στις αρχές της δεκαετίας του 1950, συστήθηκαν εργαστήρια που προσδοκούσαν να καταστήσουν παρελθόν τους αντιδραστήρες σχάσης.

Το πείραμα της Καλιφόρνιας ακολουθεί μια μεθοδολογία κατά την οποία ένας παλμός λέιζερ εντός θαλάμου κενού αέρος προκαλεί την ενδόρρηξη μιας χρυσής κάψουλας καυσίμου συμπιέζοντάς τη «από το μέγεθος της ίριδας του ματιού στη διάμετρο μιας τρίχας». Οι ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης που αναπτύσσονται, έγραφε ο Αρθουρ Τάρελ στον «Guardian» στα τέλη Αυγούστου, προκαλούν την ανασύνθεση τεσσάρων ατόμων υδρογόνου σε ένα άτομο ηλίου αποδίδοντας 10 εκατομμύρια φορές το ποσό ενέργειας μιας αντίστοιχης ποσότητας άνθρακα. Για να γίνει κατανοητή η χαοτική διαφορά και το άλμα των μεγεθών, ας απευθυνθούμε στον δημοσιογράφο του «Science» Ντάνιελ Κλέρι, ο οποίος στο βιβλίο του «A Piece of the Sun» (εκδ. Abrams) εξηγεί ότι «ένας σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ενός γιγαβάτ χρειάζεται 10.000 τόνους άνθρακα, το ισοδύναμο 100 βαγονιών, ημερησίως. Αντίθετα, μια μπαταρία λιθίου καθώς και δευτέριο (ισότοπο του υδρογόνου) από 45 λίτρα νερό θα έφταναν ώστε να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες ενός μέσου βρετανού καταναλωτή για 30 χρόνια».

Προς το παρόν, εκείνο το κλάσμα του δευτερολέπτου στο Εθνικό Εργαστήριο στην πόλη Λίβερμορ αρκεί μόλις για να βράσει ένα μπρίκι με νερό, αυτό όμως που μετράει είναι η εφαρμογή της θεωρητικής αρχής. Υπάρχουν και άλλες διατάξεις, πιο πολλά υποσχόμενες, τα λεγόμενα tokamak: μηχανήματα σε σχήμα ντόνατ που χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για να επιδράσουν στην ύλη. Πρωταθλητής αναμεσά τους θεωρείται μέχρι στιγμής το Πειραματικό Προηγμένο Υπεραγώγιμο Tokamak της Κίνας (ΕAST), το οποίο διατηρεί το καύσιμο σε σταθερή κατάσταση για 100 δευτερόλεπτα με θερμοκρασία 120 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, οκταπλάσια από εκείνη που επικρατεί στον πυρήνα του Ηλίου. Ωστόσο, το μεγαλύτερο στοίχημα είναι ο αντιδραστήρας ITER (Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας) στο Κανταράς της Νότιας Γαλλίας, καρπός συνεργασίας μεταξύ Ευρωπαϊκής Ενωσης, Κίνας, Ηνωμένων Πολιτειών, Ινδίας, Ιαπωνίας, Ρωσίας και Νότιας Κορέας. Η κατασκευή του ξεκίνησε πέρυσι, θα στοιχίσει μεταξύ 18 και 22 δισεκατομμυρίων ευρώ και προβλέπεται να λειτουργήσει το 2027. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές, θα έχει 30 μέτρα ύψος, 23.000 τόνους βάρος, θα είναι 10 φορές ισχυρότερος από τα σημερινά tokamak και φιλοδοξεί να μετατρέπει 50 μεγαβάτ ενέργειας σε 500 μεγαβάτ πλάσματος (ιονισμένο αέριο, η τέταρτη κατάσταση της ύλης) επί 400 έως 600 δευτερόλεπτα. Το επίπεδο αυτό, εφόσον επιτευχθεί, θεωρείται επαρκές ενδιάμεσο στάδιο για το πέρασμα στη μελλοντική βιομηχανική χρήση.

Θελκτική ιδέα, μα η υπόσχεση της σύντηξης χρονίζει. Τα μεγέθη των εγκαταστάσεων είναι τεράστια, οι θερμοκρασίες που πρέπει να διατηρηθούν κολοσσιαίες, οι προϋπολογισμοί τρομακτικοί. Επιπλέον, δεν είναι η πρώτη φορά που πειράματα εκτός από ενέργεια παράγουν και πρωτοσέλιδα: τον Μάιο του 1989 το «Newsweek» ανακοίνωνε την έλευση της «ψυχρής σύντηξης», τον Νοέμβριο του 2015 το «Time» επανερχόταν στο «ιερό δισκοπότηρο της επιστήμης». Στο ενδιάμεσο διάφορα ελπιδοφόρα ξεκινήματα δεν είχαν κατορθώσει να περάσουν το κατώφλι του εργαστηριακού αξιοπερίεργου. Ωστόσο, οι περιπτώσεις αυτές διακρίνονταν από το κοινό χαρακτηριστικό ότι εκπορεύονταν από την επιστημονική κοινότητα. Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον έχει ξεπεράσει τα όριά της: startup εταιρείες έχουν συγκεντρώσει περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια δολάρια.

Η Commonwealth Fusion Systems έχει αρχίσει τη διαδικασία ανοικοδόμησης ενός δοκιμαστικού αντιδραστήρα στη Μασαχουσέτη, ενώ στην περιοχή της Οξφόρδης στη Μεγάλη Βρετανία υπάρχουν ήδη εγκατεστημένες δύο πρωτοβουλίες υπό την αιγίδα της Βρετανικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας (Joint European Torus και Mega Amp Spherical Tokamak) και έπονται τρεις ιδιωτικές επιχειρήσεις. Για πρώτη φορά εδώ και 50 χρόνια οι Δημοκρατικοί στις Ηνωμένες Πολιτείες τάχθηκαν υπέρ της πυρηνικής ενέργειας και η κυβέρνηση Μπάιντεν συμπεριέλαβε ονομαστικά τις «προχωρημένες πυρηνικές τεχνολογίες» ως στρατηγικής σημασίας επιλογή για την έξοδο από την οικονομία του άνθρακα στο επενδυτικό νομοσχέδιο των 1,9 τρισεκατομμυρίων δολαρίων που το Κογκρέσο ψήφισε την περασμένη άνοιξη. Τα κράτη, βέβαια, στήριζαν διαχρονικά παρόμοιες έρευνες, αν και με περιορισμένα κονδύλια. Το στοιχείο που υποδεικνύει πως η σημερινή συγκυρία διαφέρει σχετίζεται ακριβώς με την προσοχή των ιδιωτών. Και δεν πρόκειται πάντα για ανώνυμους πρωτοπόρους. Μεταξύ εκείνων που παρακολουθούν τις εξελίξεις έχοντας χρηματοδοτήσει startups είναι οι μεγιστάνες Τζεφ Μπέζος και Πίτερ Τιλ, όπως και οι επιχειρηματικοί κολοσσοί Lockheed Martin, Goldman Sachs και Chevron.

Η απλότητα και η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας υπήρξαν εξαρχής γοητευτικές για τους επιστήμονες: η αφθονία του υδρογόνου στη φύση και η σταθερότητα της σύντηξης ήταν προτιμητέες σε σχέση με τα ασταθή άτομα της σχάσης και τους κινδύνους διαρροών, τήξης και ραδιενεργού μόλυνσης που συνεπαγόταν η χρήση του ουρανίου

Δηλώνει αυτή η κινητικότητα ότι η «μαγική σφαίρα» για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής βρίσκεται πίσω από τη γωνία; Οχι. Δηλώνει πρωτίστως ότι το κεφάλαιο ποτέ δεν κοιμάται. Γιατί στην πράξη τα προβλήματα της σύντηξης μόνο αμελητέα δεν είναι. Στα εμπόδια της δυσθεώρητης αρχικής επένδυσης και του όγκου των αντιδραστήρων πρέπει να προστεθούν και φυσικές διαδικασίες: η αναδιάταξη πυρήνων υδρογόνου, για παράδειγμα, παράγει νετρόνια, άρα καθιστά σταδιακά ραδιενεργά τα κατασκευαστικά υλικά και επιβάλλει την αντικατάστασή τους. Σε τέτοια τεχνικά ζητήματα λύσεις υπάρχουν (προτείνεται η δόμηση από κράμα μολύβδου και λιθίου που έχουν την ιδιότητα να απορροφούν τα νετρόνια), ωστόσο η Σαμπίνε Χοσενφέλντερ επεσήμαινε στους «New York Times» στα τέλη Αυγούστου ένα πιο θεμελιώδες πρόβλημα – την αστάθεια του πλάσματος. Η «χαοτική δυναμική» του, κατά τη Χοσενφέλντερ, δεν έχει κατανοηθεί επαρκώς επιστημονικά και ως αποτέλεσμα η υπόθεση της σύντηξης πάσχει από «υπερβολές, συσκότιση και κενές υποσχέσεις». Για την ίδια, όντως πρόκειται για ρύθμιση επιμέρους στοιχείων, όχι για πλήρη επανεκκίνηση της έρευνας, όμως θεωρεί ότι απαιτείται μάλλον μια δόση πραγματισμού παρά συντονισμός με το μάρκετινγκ των ιδιωτικών επιχειρήσεων που επιδιώκουν να προσελκύσουν χρηματοδότες.

Από την άλλη πλευρά, οι ανάγκες της στιγμής μπορούν να λειτουργήσουν ως πολλαπλασιαστής: ο Αρθουρ Τάρελ υπενθυμίζει την τεχνολογία mRNA, πειραματική υπόθεση για πολλά χρόνια έως ότου με την έλευση της πανδημίας «κίνητρο και χρηματοδότηση τη μετέτρεψαν από εξωτική ιδέα σε αποδεκτή τεχνολογία». Και η υπερθέρμανση του πλανήτη είναι ένας παρόμοιος συναγερμός. Παρ’ όλα αυτά, ακόμη και οι πιο θερμοί θιασώτες της σύντηξης παραδέχονται ότι απέχουμε αρκετά από τη διάδοσή της. Μιλώντας στον Λεβ Γκρόσμαν του «Time» το 2015 ο Μικλ Μπιντερμπάουερ, διευθύνων σύμβουλος της Tri-Alpha Energy (νυν TAE Technologies), εταιρείας που μιμούμενη το πρότυπο των επιταχυντών σωματιδίων όπως εκείνος του CERN κατασκεύασε έναν πρωτότυπο αντιδραστήρα στην Καλιφόρνια, έλεγε ότι «Εντός μιας δεκαετίας τα πράγματα μπορεί να ωριμάσουν τόσο ώστε να έχουμε τα πρώτα εμπορικά βήματα». Η Ευρωπαϊκή Ενωση έχει ήδη προγραμματίσει τέτοια βήματα για την εποχή μετά τον ITER: η κοινοπραξία EUROfusion έχει στα σκαριά τον DEMO, ένα μοντέλο που θα αποδίδει 2-4 γιγαβάτ, το ανάλογο των σημερινών εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής – κάποια στιγμή έως το 2051. Ο Στιούαρτ Πράγκερ του Εργαστηρίου Φυσικής Πλάσματος του Πρίνστον είναι πιο αισιόδοξος: «Πιστεύω ότι είναι αναπόφευκτο. Θα έχουμε εμπορική χρήση της σύντηξης, στο ηλεκτρικό δίκτυο, τη δεκαετία του 2040». Η δική του χρονική κλίμακα είναι πιο κοντά στις κρίσιμες ημερομηνίες για την κλιματική αλλαγή που προσδιορίζουν τα 30s του 21oυ αιώνα ως ύστατο ανάχωμά της. «Μοιάζει μακρινό μέλλον, αλλά η σύντηξη θα παίξει πολύ κρίσιμο ρόλο στη συγκράτηση της κλιματικής αλλαγής» διαβεβαίωνε τον Γκρόσμαν ο Πράγκερ το 2015. Καλό θα είναι πάντως να είναι κανείς επιφυλακτικός, κυρίως γιατί σε αντίθεση, για παράδειγμα, με την αντιρρυπαντική βιομηχανία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων που φαίνεται να μπαίνει σε φάση μαζικής παραγωγής, εδώ συζητούμε ακόμη με δυνητικούς όρους. Οσο κι αν έχει πλησιάσει, η σύντηξη δεν παύει να έχει εξελιχθεί μόνο από το στάδιο του νοητικού πειράματος σε αυτό της άσκησης επί χάρτου – βρίσκεται, όπως επιγραμματικά σημείωνε ο Τζεφ Τόλεφσον στο «Nature» τον περασμένο Αύγουστο, «στα επιστημονικά όρια του εφικτού». Η πλανητική υπερθέρμανση, όμως, χωρίς όρια και αστερίσκους, είναι ήδη ανάμεσά μας.

Στις φωτογραφίες Σερ Αρθουρ Εντινγκτον (αριστερά) και Χανς Μπέτε (δεξιά), οι πρωτοπόροι της σύντηξης ως μηχανισμού καύσης των αστέρων

Πρώιμο tokamak (αντιδραστήρας σύντηξης) στο Ινστιτούτο Κουρτσάτοφ της Μόσχας το 1970

https://www.tovima.gr/2021/10/08/vimagazino/pyriniki-syntiksi-i-energeia-tou-mellontos/[/b]

JET-interior-with-superimposed-plasma-2019-768x496-768x496.jpg.1bde6a3774d2d29000a1ddcd6250ecd3.jpg

1.jpg.360d0364f2fa66f1de1b1bcec32bbd46.jpg

2127243646_2(1).jpg.652d04b7babb13a3aae5525e6e948240.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 3 μήνες αργότερα...

Νέο ρεκόρ πυρηνικής σύντηξης στον τεχνητό Ήλιο της Κίνας.

texnitos-ilios.jpg
ASIPP

Ο εικονιζόμενος αντιδραστήρας EAST σπάει τα ρεκόρ πυρηνικής σύντηξης.

Στην κινεζική πόλη Χεφέι είναι εγκατεστημένος ο αντιδραστήρας EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) που είναι ευρύτερα γνωστός  ως «κινεζικός τεχνητός Ήλιος». Τα τελευταία χρόνια στα πειράματα που γίνονται έχει επιτευχθεί η παραγωγή θερμοκρασιών πολλαπλάσιων από αυτές που επικρατούν στο μητρικό μας άστρο. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις αυτές οι τρομερές θερμοκρασίες που έφτασαν ακόμη και σε επίπεδα των 120 εκατ. βαθμών Κελσίου διατηρήθηκαν για χρονικό διάστημα λίγων δευτερολέπτων. Οι μεγαλύτερες θερμοκρασίες που αναπτύσσονται στον Ήλιο είναι στον πυρήνα του και φτάνουν στους 15 εκατ. βαθμούς Κελσίου.Σύμφωνα με ανακοίνωση των κρατικών μέσω ενημέρωσης Κίνας οι επιστήμονες του EAST κατάφεραν να πετύχουν θερμοκρασίες 70 εκατ. βαθμών Κελσίου για περισσότερα από 17 λεπτά. Πιο συγκεκριμένα οι θερμοκρασίες αυτές διατηρήθηκαν για 1,056 δευτερόλεπτα. Το επίτευγμα αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στην προσπάθεια δημιουργίας μιας πηγής απεριόριστης και καθαρής ενέργειας.Το προηγούμενο ρεκόρ όσον αφορά την χρονική διάρκεια ανήκε στον αντιδραστήρα Tore Supra που το 2003 είχε καταφέρει να αναπτύξει θερμοκρασίες επίσης πέριξ των 70 εκατ. βαθμών Κελσίου για 390 δευτερόλεπτα. Ο αντιδραστήρας EAST χρησιμοποιεί δευτέριο από τη θάλασσα για τη σταθερή παροχή καθαρής ενέργειας. Θεωρείται πως το δευτέριο σε ένα λίτρο θαλασσινού νερού μπορεί να παράγει, μέσω αντιδράσεων σύντηξης, την ποσότητα ενέργειας που αντιστοιχεί σε 300 λίτρα βενζίνης.

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Η επίλυση του ενεργειακού προβλήματος διαμέσου της πυρηνικής σύντηξης.

H Ευρώπη και το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» προωθούν την έρευνα με στόχο την άφθονη, καθαρή και βιώσιμη ενέργεια μέσω Σύντηξης

image003.png?w=508 Χάρτης των Ευρωπαϊκών Συμμετοχών στο Πρόγραμμα Σύντηξης και των Συνδεδεμένων Χωρών.

Άφθονη, καθαρή και βιώσιμη ενέργεια είναι προϋπόθεση για την ανθρώπινη ευημερία. Αυτό το όνειρο θα πραγματοποιηθεί όταν οι επιστήμονες και μηχανικοί καταφέρουν να  κατακτήσουν τη φυσική διαδικασία με την οποία ο ήλιος παράγει την ενέργεια που εκπέμπει. Αυτή  η φυσική διαδικασία ονομάζεται  Σύντηξη και μεγάλος αριθμός Ευρωπαϊκών Ερευνητικών Κέντρων και Πανεπιστημίων εδώ και δεκαετίες εργάζονται με σκοπό να επιτύχουν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τη Σύντηξη. Το Ευρωπαϊκό εγχείρημα  υλοποιείται μέσω των Προγραμμάτων-Πλαισίων στα οποία συμμετέχουν όλα τα Ευρωπαϊκά κράτη.Η Γενική Γραμματεία Έρευνας και Καινοτομίας έχει εξουσιοδοτήσει το Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος» (ΕΚΕΦΕ «Δ») για τη Διαχείριση της Ελληνικής συμμετοχής στην Ευρωπαϊκή Κοινοπραξία του Ερευνητικού Προγράμματος Σύντηξης με την ονομασία EUROfusion. Στο πρόγραμμα αυτό, το οποίο συγχρηματοδοτείται από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Καινοτομίας και την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, συμμετέχουν εκτός από το ΕΚΕΦΕ «Δ» και οκτώ συνδεδεμένα Ελληνικά Πανεπιστήμια.Η συνέχιση του προγράμματος EUROfusion στο Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Πλαίσιο 2021-2027, Horizon Europeυπογράφηκε στις 15 Δεκεμβρίου 2021. Επομένως, τα επόμενα επτά έτη οι Έλληνες επιστήμονες συνεργαζόμενοι με τους συναδέλφους τους από τα άλλα Ευρωπαϊκά Ιδρύματα θα συμμετέχουν σε διάφορες ερευνητικές περιοχές με στόχο την ανάπτυξη της ενέργειας μέσω Σύντηξης.Oι ερευνητικές δραστηριότητες της ομάδας Τεχνολογίας Σύντηξης του ΕΚΕΦΕ «Δ», με τη συμμετοχή τριών Ινστιτούτων του ΕΚΕΦΕ «Δ», θα εστιαστούν ερευνητικά σε θέματα μελέτης της επίδρασης της ακτινοβολίας σε υλικά σύντηξης με στόχο την ανάπτυξη υλικών ανθεκτικών στην ακτινοβολία, στην κατανόηση της αλληλεπίδρασης του πλάσματος με τα εσωτερικά τοιχώματα του αντιδραστήρα σύντηξης που περιβάλλει το πλάσμα, στην ανάπτυξη ανιχνευτών νετρονίων, καθώς και σε νετρονικούς και ραδιολογικούς υπολογισμούς και μετρήσεις για την επιβεβαίωση κωδίκων. Προπτυχιακοί και μεταπτυχιακοί φοιτητές και υποψήφιοι διδάκτορες θα εκπαιδευθούν σε θέματα Σύντηξης. 

https://physicsgg.me/2022/01/14/η-επίλυση-του-ενεργειακού-προβλήματο/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 εβδομάδες αργότερα...

Πυρηνική σύντηξη: Οι ΗΠΑ ένα βήμα πιο κοντά στο όνειρο της ανεξάντλητης ενέργειας.

preamplifier_at_the_national_ignition_fa Το Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ πλησίασε τον στόχο των αυτοσυντηρούμενων πυρηνικών αντιδράσεων

Στοχεύοντας μια μικρή κάψουλα υδρογόνου με το ισχυρότερο λέιζερ του κόσμου, ερευνητές του αμερικανικού υπουργείου ενέργειας πέτυχαν, έστω και για μια στιγμή, έναν σημαντικό στόχο στο δρόμο για την παραγωγή ανεξάντλητης, καθαρής ενέργειας.Το πείραμα του Εθνικού Εργαστηρίου «Λόρενς Λίβερμορ» της Καλιφόρνια κατάφερε να πυροδοτήσει αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης που αυτοσυντηρήθηκαν για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου.Ένα μείζον επίτευγμα, δεδομένου ότι οι αντιδράσεις σύντηξης απαιτούν συνθήκες εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης και τείνουν να σβήνουν σχεδόν ακαριαία.Η θερμότητα που απελευθερώθηκε ήταν περισσότερη από τη θερμότητα που διοχέτευσε στο πείραμα το λέιζερ, μια κατάσταση που οι πυρηνικοί ονομάζουν burning plasma, ή ανάφλεξη πλάσματος σε ελεύθερη απόδοση.«Όταν θέλεις να ανάψεις φωτιά, πρέπει να φροντίσεις να είναι αρκετά καυτή ώστε τα ξύλα να συνεχίσουν να καίγονται από μόνα τους. Είναι μια καλή αναλογία για την ανάφλεξη πλάσματος, όπου η σύντηξη αρχίζει να γίνεται αυτοσυντηρούμενη» εξήγησε στο Reuters ο Άλεξ Ζίλστρα, πρώτος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύεται στο Nature.Η αντίδραση σύντηξης διατηρήθηκε για 100 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου και η ενέργεια που απελευθερώθηκε αντιστοιχεί σε μόλις εννέα μπαταρίες των εννέα volt. Ακόμα κι έτσι όμως τα αποτελέσματα θεωρούνται σημαντική επιτυχία για μια προσπάθεια που διαρκεί ήδη δεκαετίες.

Σύντηξη

Η πυρηνική σύντηξη, ουσιαστικά το αντίθετο της πυρηνικής σχάσης, είναι η αντίδραση που τροφοδοτεί με ενέργεια τα άστρα και τις θερμοπυρηνικές βόμβες. Κάτω από συνθήκες ακραίας θερμοκρασίας και πίεσης, άτομα υδρογόνου ενώνονται, σχηματίζουν άτομα ήλιου και απελευθερώνουν μεγάλα ποσά ενέργειας.Σε αντίθεση με τη σχάση, η οποία χρησιμοποιεί ουράνιο ή άλλα ραδιενεργά καύσιμα, η σύντηξη μπορεί θεωρητικά να λειτουργήσει με ισότοπα υδρογόνου από τη θάλασσα και δεν αφήνει επικίνδυνα πυρηνικά απόβλητα.Σε όλο τον κόσμο πραγματοποιούνται εδώ και χρόνια πειράματα σύντηξης, ωστόσο κανένα δεν έχει καταφέρει μέχρι στιγμής να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνει.Δεκάδες ερευνητικοί φορείς και εταιρείες σε όλο τον κόσμο εργάζονται για την εμπορική αξιοποίηση της σύντηξης, έναν στόχο στον οποίο επενδύουν ακόμα και πετρελαιοβιομηχανίες.«Η ενέργεια από σύντηξη είναι το Ιερό Δισκοπότηρο της καθαρής, ανεξάντλητης ενέργειας» δήλωσε στο Reuters η Άνι Κρίτσερ του Εργαστηρίου «Λόρενς Λίβερμορ», σχεδιάστρια των πειραμάτων και πρώτη συγγραφέας συνοδευτικής μελέτης που δημοσιεύεται στο Nature Physics.

Πώς λειτουργεί το πείραμα 

Η Εθνική Εγκατάσταση Πυροδότησης (NIF) του Εργαστηρίου «Λόρενς Λίβερμορ», σε λειτουργία από το 2010, δημιουργήθηκε για τη μελέτη της ασφάλειας του αμερικανικού πυρηνικού οπλοστασίου, καθώς μπορεί να φτάνει τις συνθήκες ακραίας πίεσης και θερμοκρασίας που θα καταγράφονταν στο κέντρο μιας πυρηνικής έκρηξης. Τα πειράματα σύντηξης είναι απλά μια παράλληλη, δευτερεύουσα δραστηριότητα.Το γιγάντιο λέιζερ της εγκατάστασης, η οποία καταλαμβάνει επιφάνεια τριών ποδοσφαιρικών γηπέδων, χωρίζεται σε 192 δέσμες που στοχεύουν στο κέντρο μιας μεταλλικής σφαίρας με διάμετρο μερικών μέτρων.Στο κέντρο της σφαίρας, οι δέσμες καταλήγουν σε μια κάψουλα από χρυσό, σε μέγεθος γομολάστιχας, η οποία περικλείει ένα μικρός σφαιρίδιο, όσο ένας κόκκος πιπεριού. Μέσα στο σφαιρίδιο βρίσκονται τα «καύσιμα», δύο ισότοπα υδρογόνου που ονομάζονται δευτέριο και τρίτιο.

nif_hohlraum.jpg?w=800 H κάψουλα που περιείχε το υδρογόνο έχει διάμετρο 2 χιλιοστά (LLNL)

Ο παλμός ακτινοβολίας λέιζερ εξαερώνει τη χρυσή κάψουλα, η οποία εκπέμπει ακτίνες Χ που με τη σειρά τους πιέζουν το σφαιρίδιο. Το υδρογόνο συμπιέζεται έτσι μέχρι να ξεπεράσει κατά 100 φορές την πυκνότητα του μολύβδου και θερμαίνεται στους 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, επίπεδα που επιτρέπουν την έναρξη θερμοπυρηνικών αντιδράσεων.«Εδώ και δεκαετίες μπορούμε να προκαλέσουμε αντιδράσεις σύντηξης σε πειράματα διοχετεύοντας μεγάλα ποσά θερμότητας στο καύσιμο. Αυτό όμως δεν αρκεί για να υπάρξει καθαρή παραγωγή ενέργειας» δήλωσε ο δρ Ζίλστρα.«Τώρα, για πρώτη φορά, οι αντιδράσεις σύντηξης στο καύσιμο προσέφεραν το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας, έτσι ώστε η σύντηξη να αρχίσει να κυριαρχεί σε σχέση με τη θερμότητα που προσφέραμε εμείς» εξήγησε.Όπως ανέφερε, η αντιδράσεις σύντηξης παρήγαγαν 10 φορές περισσότερη ενέργεια από αυτή που απαιτήθηκε για να θερμανθεί η κάψουλα υδρογόνου, ωστόσο η ποσότητα αυτή ήταν λιγότερο από 10% της ενέργειας που κατανάλωσε το λέιζερ, καθώς η απόδοση της διαδικασίας παραμένει μικρή.Όπως παραδέχτηκε ο Ζίλστρα, για την επίτευξη του μακροπρόθεσμου στόχου φαίνεται πως θα απαιτηθούν αρκετές ακόμα δεκαετίες.

https://physicsgg.me/2022/01/28/πυρηνική-σύντηξη-οι-ηπα-ένα-βήμα-πιο-κο/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 2 εβδομάδες αργότερα...

Παράγοντας άφθονη ενέργεια με τον τρόπο των άστρων.

Ο αντιδραστήρας Joint European Torus καταρρίπτει το δικό του παγκόσμιο ρεκόρ στην παραγωγή ενέργειας σύντηξης.Ο παλμός φωτός διάρκειας πέντε δευτερολέπτων στον αντιδραστήρα Joint European Torus (JET). Σ’ αυτό το ελάχιστο χρονικό διάστημα παράχθηκε ενέργεια 59 megajoules.Επιστήμονες στο Ηνωμένο Βασίλειο ανακοίνωσαν σήμερα ότι παρήγαγαν χάρη στην πυρηνική σύντηξη περισσότερη ποσότητα ενέργειας από ποτέ πριν, περνώντας σε ένα νέο στάδιο προς την παραγωγή καθαρής και φθηνής ενέργειας.Η πυρηνική σύντηξη φιλοδοξεί να αναπαραγάγει ό,τι συμβαίνει στον πυρήνα του Ηλιου και θεωρείται από τους υποστηρικτές της η ενέργεια του μέλλοντος, διότι δεν παράγει παρά λίγα απόβλητα -και αυτά σαφώς πολύ λιγότερο ραδιενεργά σε σχέση με έναν κλασικό πυρηνικό σταθμό – και καθόλου αέρια που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου.Ομάδα επιστημόνων του Joint European Torus (JET), του μεγαλύτερου αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο που βρίσκεται στην Οξφόρδη, πέτυχε την παραγωγή 59 megajoules ενέργειας σε διάστημα 5 δευτεροπλέπτων, υπερδιπλασιάζοντας το προηγούμενο ρεκόρ που χρονολογείται από το 1997, σύμφωνα με την Βρετανική Αρχή Ατομικής Ενέργειας.Τα αποτελέσματα αυτά «αποτελούν την πλέον σαφή απόδειξη σε παγκόσμια κλίμακα των δυνατοτήτων της σύντηξης για την παραγωγή βιώσιμης ενέργειας», ανακοίνωσε η Βρετανική Αρχή Ατομικής Ενέργειας.Ο αντιδραστήρας σύντηξης tokamak του JET, μία τεράστια μαγνητική αίθουσα σε σχήμα ντόνατ, είναι ο ισχυρότερος στον κόσμο. Στον πυρήνα του, υπεραγώγιμοι μαγνήτες διατηρούν ένα μείγμα δευτερίου και τριτίου, ισοτόπων του υδρογόνου, που θερμαίνεται σε θερμοκρασίες δέκα φορές υψηλότερες από εκείνες που επικρατούν στο κέντρο του Ηλιου για να δημιουργηθεί πλάσμα, οδηγώντας στην ένωση των πυρήνων των ισοτόπων και την σύντηξή τους για την δημιουργία βαρύτερων ατόμων ηλίου και εκλύοντας κολοσσιαία ποσότητα θερμικής ενέργειας.

fusion.png?w=1024

Η πυρηνική σύντηξη επιτρέπει την παραγωγή ενέργειας τέσσερα εκατομμύρια φορές περισσότερη από τον άνθρακα, το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο, σε συνθήκες υψηλής ασφάλειας.

Τα αποτελέσματα που ανακοινώθηκαν σήμερα δείχνουν ότι υπάρχει δυνατότητα παραγωγής ενέργειας επί 5 δευτερόλεπτα, και στην συνέχεια επί 5 ώρες με μελλοντικές ιχυρότερες συσκευές, δηλώνει ο Τόνι Ντόουν του EUROfusion consortium. Τα δεδομένα που συγκεντρώνονται από τους επιστήμονες της Οξφόρδης μπορούν να αποδειχθούν πολύτιμα για τον αντιδραστήρα Iter, ο οποίος είναι ακόμα πιο προηγμένος από τον JET και κατασκευάζεται στο Κανταράς της νότιας Γαλλίας.Ο Μπερνάρ Μπιγκό, γενικός διευθυντής του διεθνούς προγράμματος Iter, χαιρέτισε τα αποτελέσματα της έρευνας, εκτιμώντας ότι πλησιάζουν πλέον «την βιομηχανική κλίμακα» παραγωγής.Η διεθνής συνεργασία για την πυρηνική σύντηξη είναι ευρεία, διότι, αντίθετα με την πυρηνική σχάση, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως όπλο. Στο γαλλικό πρόγραμμα συμμετέχουν η Κίνα, η Ευρωπαϊκή Ενωση, η Ινδία, η Ιαπωνία, η Νότια Κορέα, η Ρωσία και οι Ηνωμένες Πολιτείες.

 

Το επεξεργάστηκε ο Δροσος Γεωργιος

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Τα τελευταία 50 χρόνια "απέχουμε 10 χρόνια από την πρακτική εφαρμογή αντιδραστήρων σύντηξης" .

Πάντως ακόμα χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να λειτουργήσει από ότι παράγει, σε αναλογία 3:1

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Ρεκόρ θερμότητας από μια έκρηξη πυρηνικής σύντηξης

Eνα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα έφερε την προοπτική αξιοποίησης της δύναμης των άστρων το νέο επιστημονικό ρεκόρ όσον αφορά την ποσότητα της ενέργειας που απελευθερώνεται σε μια διαρκή αντίδραση πυρηνικής σύντηξης.Ερευνητές στο Joint European Torus (JET), ένα πείραμα σύντηξης στο Οξφορντσαϊρ της Αγγλίας, παρήγαγαν 59 μεγατζάουλ θερμότητας – ισοδύναμο περίπου 14 κιλών TNT – στη διάρκεια μιας έκρηξης σύντηξης διάρκειας πέντε δευτερολέπτων, ποσότητα υπερδιπλάσια του προηγούμενου ρεκόρ των 21,7 μεγατζάουλ που είχε καταγραφεί στις ίδιες εγκαταστάσεις το 1997.Ο άθλος που ανακοινώθηκε χθες ακολουθεί περισσότερες από δύο δεκαετίες δοκιμών και βελτιώσεων στο Culham Centre for Fusion Energy και χαιρετίστηκε ως «σημαντικό ορόσημο» στον δρόμο προς τη μετατροπή της πυρηνικής σύντηξης σε μια βιώσιμη πηγή ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.«Αυτά τα σημαντικά αποτελέσματα μας φέρνουν ένα τεράστιο βήμα πιο κοντά στην κατάκτηση μιας από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον τομέα της επιστήμης και της μηχανικής», δήλωσε ο καθηγητής Ιαν Τσάπμαν, διευθύνων σύμβουλος της βρετανικής Υπηρεσίας Ατομικής Ενέργειας. «Είναι σαφές πως πρέπει να κάνουμε ουσιαστικές αλλαγές προκειμένου να αντιμετωπίσουμε τα αποτελέσματα της κλιματικής αλλαγής και η πυρηνική σύντηξη προσφέρει τόσο πολλές δυνατότητες».Το JET, το οποίο έχει σχήμα δαχτυλιδιού, είναι κατασκευασμένο έτσι ώστε να περιέχει πλάσματα ή ηλεκτρικά φορτισμένα αέρια, που θερμαίνονται στους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, μια θερμοκρασία δέκα φορές υψηλότερη από εκείνη στο κέντρο του Ηλιου.Σε τόσο ακραίες θερμοκρασίες, οι ατομικοί πυρήνες μπορούν να συντηχθούν ώστε να σχηματίσουν νέα στοιχεία και να απελευθερώσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Οι ίδιες αντιδράσεις σύντηξης τροφοδοτούν τον Ηλιο, σε σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες όμως, διότι τα άστρα έχουν βοηθό τη βαρύτητα.Τα πειράματα στο JET έχουν επικεντρωθεί στο κατά πόσο η πυρηνική σύντηξη είναι δυνατή με ένα καύσιμο βασισμένο σε δύο ισότοπα υδρογόνου, γνωστά ως δευτέριο και τρίτιο, που συνδυάζονται σχηματίζοντας αέριο ήλιο. Τα τελευταία αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι είναι, και προσφέρουν, μια κρίσιμης σημασίας επιβεβαίωση στο Iter, ένα μεγαλύτερο σχέδιο πυρηνικής σύντηξης που κατασκευάζεται στη Νότια Γαλλία. Το Iter έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει την καύση καυσίμου δευτερίου – τριτίου το 2035 και να παράγει τελικά περισσότερη θερμότητα από εκείνη που χρειάζεται προκειμένου να διατηρεί το πλάσμα του σε υψηλή θερμοκρασία.Αν όλα πάνε κατ’ ευχήν με το Iter, το επόμενο βήμα είναι η κατασκευή ενός ευρωπαϊκού ηλεκτροπαραγωγικού σταθμού επίδειξης, που θα παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από εκείνη που θα χρησιμοποιεί και θα είναι συνδεδεμένο με το ηλεκτρικό δίκτυο. Η προοπτική της ενέργειας από πυρηνική σύντηξη είναι βαθιά ελκυστική διότι δεν απελευθερώνει αέρια του θερμοκηπίου και ένα κιλό καυσίμου σύντηξης εμπεριέχει περίπου δέκα φορές περισσότερη ενέργεια από ό,τι ένα κιλό άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου.Παρότι το δευτέριο είναι διαθέσιμο σε αφθονία στο νερό της θάλασσας, το τρίτιο είναι εξαιρετικά σπάνιο και παράγεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Οι μελλοντικοί ηλεκτροπαραγωγικοί σταθμοί πυρηνικής σύντηξης – συμπεριλαμβανομένου του Iter – αναμένεται να παράγουν το δικό τους καύσιμο τριτίου χρησιμοποιώντας νετρόνια υψηλής ενέργειας, που απελευθερώνονται όταν το δευτέριο και το τρίτιο συντήκονται, για τη διάσπαση του κοινού μετάλλου λίθιο σε τρίτιο και ήλιο.

https://www.in.gr/2022/02/11/b-science/perivallon-b-science/rekor-thermotitas-apo-mia-ekriksi-pyrinikis-syntiksis/

ΠΩΣ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ-Η-ΠΥΡΗΝΙΚΗ-ΣΥΝΤΗΞΗ-1024x595.jpg

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Αθηνά Καππάτου στη «Ν»: Είμαστε στο σωστό δρόμο για άφθονη, καθαρή και ασφαλή ενέργεια.

ppuriniko-ergostasio.jpg
Shutterstock
Τον γύρο του κόσμου έκανε η είδηση ότι επιστήμονες στη Βρετανία παρήγαγαν χάρη στην πυρηνική σύντηξη περισσότερη ποσότητα ενέργειας από ποτέ πριν. Η παραγωγή ενέργειας μέσω της πυρηνικής σύντηξης αποτελεί ένα όραμα που απασχολεί διαχρονικά την επιστημονική κοινότητα και οι προσπάθειες προς αυτή
την κατεύθυνση έχουν ενταθεί τα τελευταία χρόνια.
athina-kappatoy.jpg
 

Η Dr. Αθηνά Καππάτου συμμετείχε στο νέο ρεκόρ πυρηνικής σύντηξης.

Στην ερευνητική ομάδα που πραγματοποίησε το νέο επίτευγμα στην πυρηνική σύντηξη συμμετείχε μέσω της κοινοπραξίας EUROfusion και η Dr. Αθηνά Καππάτου ερευνήτρια στο Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching, στη Γερμανία. Η Ελληνίδα επιστήμονας μίλησε στη «Ναυτεμπορική» για το νέο επίτευγμα.

Τι σημαίνει αυτό το επίτευγμα;

Στο JET, τον μεγαλύτερο πειραματικό αντιδραστήρα σύντηξης στον κόσμο, καταφέραμε να παράγουμε 59 Megajoules ενέργειας σε 5 δευτερόλεπτα, χρησιμοποιώντας το καύσιμο μελλοντικών σταθμών παραγωγής ενέργειας βασιζόμενων στη σύντηξη: δευτέριο και τρίτιο (δύο βαρύτερα ισότοπα του υδρογόνου). Προς το παρόν το JET είναι η μόνη εγκατάσταση του είδους που μπορεί να λειτουργήσει με δευτέριο και τρίτιο, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για την προετοιμασία του επερχόμενου διεθνούς πειράματος σύντηξης ITER που κατασκευάζεται στη νότια Γαλλία.Πρόκειται για ένα παγκόσμιο ρεκόρ για την περισσότερη ενέργεια σύντηξης. Με τα πρόσφατα πειράματα οι συνεργάτες στο JET καταφέραμε να δείξουμε για πρώτη φορά ότι μπορούμε να παράγουμε και να διατηρήσουμε για μεγάλο χρονικό διάστημα υψηλό επίπεδο σύντηξης. Το πιο σημαντικό είναι ότι τα πειράματα αυτά μας επέτρεψαν να μελετήσουμε με μεγάλη λεπτομέρεια όλες τις σχετικές διεργασίες σε ένα πλάσμα υψηλής ενεργειακής απόδοσης. Το κύριο αποτέλεσμα είναι μια πολύ καλή ταύτιση μεταξύ των πειραμάτων και των υπολογιστικών μας μοντέλων. Αυτό μας επιτρέπει να προετοιμαστούμε για ακόμη πιο φιλόδοξα πειράματα στο διεθνή αντιδραστήρα σύντηξης ITER και σε εγκαταστάσεις σύντηξης πέραν αυτής.

Πως φτάσατε σε αυτή την επιτυχία;

Tα συναρπαστικά αποτελέσματα που παρουσιάσαμε στο κοινό είναι το αποτέλεσμα της σκληρής δουλειάς πολλών επιστημόνων, μηχανικών, τεχνικών, ειδικών στους υπολογιστές, εδώ και πολλά χρόνια. Παρ'ότι τα πειράματα έγιναν στο JET στο Ηνωμένο Βασίλειο, σχεδιάστηκαν και διεξήχθησαν από περισσότερους από 350 ερευνητές από όλη την Ευρώπη μέσω του EUROfusion. Δεν πρόκειται για μια τυχαία επιτυχία της μιας φοράς, αλλά μάλλον για ένα πολύ καλά εκτελεσμένο σχέδιο για να προωθήσουμε κατανόησή μας για τα πλάσματα με υψηλή παραγωγή ενέργειας σύντηξης, να παράσχουμε πληροφορίες στον ITER που θα τεθεί σύντομα σε λειτουργία και να φέρουμε τη σύντηξη ένα βήμα πιο κοντά. Τα ρεκόρ δεν ήταν καν ο στόχος. Για την παραγωγή του ρεκόρ των 59 megajoules απαιτήθηκαν μόνο 0,17 χιλιοστόγραμμα (περίπου 0,1 mg τριτίου και 0,07 mg δευτέριου) του μίγματος καυσίμου σύντηξης. Συγκριτικά, τα ορυκτά καύσιμα θα απαιτούσαν 10 εκατομμύρια φορές περισσότερα καύσιμα για την παραγωγή της ίδιας ποσότητας ενέργειας.

 

Πόσο κοντά είμαστε στην επίτευξη πυρηνικής σύντηξης που θα μπορεί να αξιοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας;

Η μετάβαση σε υψηλότερη ισχύ σύντηξης για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, όπως θέλουμε να κάνουμε στα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής, απαιτεί μεγαλύτερες και πιο προηγμένες εγκαταστάσεις. Το διεθνές πρόγραμμα ITER έχει ως στόχο να επιδείξει ισχύ σύντηξης μέχρι 500 Megawatt για μέχρι μια ώρα. Το επόμενο βήμα, μετά τον ITER, θα είναι ένας ευρωπαϊκός σταθμός επίδειξης παραγωγής ενέργειας από τη σύντηξη (EU-DEMO). Ο EU-DEMO θα επιδείξει την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο και είναι ήδη υπό σχεδιασμό. Αναμένουμε ότι αυτά που μάθαμε στο JET πρόσφατα θα βοηθήσουν στη λειτουργεία του ITER, αλλά και τις εργασίες σχεδιασμού του EU-DEMO.

Γιατί χρειάστηκαν 25 χρόνια για να σπάσει το προηγούμενο ρεκόρ;

Τα τελευταία 25 χρόνια, πολλά πειράματα και πρωτοποριακά αποτελέσματα επιτεύχθηκαν στο JET. Τα πειράματα αυτά έγιναν κυρίως με χρήση μόνο δευτερίου. Για παράδειγμα, μετά τα πρώτα πειράματα δευτερίου-τριτίου το 1997, διαπιστώθηκε ότι το υλικό του εσωτερικού τοιχώματος του JET, το πλησιέστερο μέρος της μηχανής στο πολύ καυτό πλάσμα, ο άνθρακας, δεν ήταν κατάλληλο υλικό για σύντηξη υψηλής απόδοσης (κυρίως λόγω της κατακράτησης καυσίμου). Αποφασίστηκε τότε, με βάση τα αποτελέσματα από άλλα πειράματα στην Ευρώπη, ότι το εσωτερικό τοίχωμα του ITER που βρισκόταν τότε υπό σχεδιασμό θα έπρεπε να είναι κατασκευασμένο από βολφράμιο και βηρύλλιο.Για το λόγο αυτό, το εσωτερικό τοίχωμα του JET αντικαταστάθηκε πλήρως το 2009-2011 από άνθρακα σε βολφράμιο και βηρύλλιο (όλα με σύστημα ρομποτικής!). Στα χρόνια που ακολούθησαν, οι ερευνητές έπρεπε να μάθουν πώς να λειτουργούν με αυτό το νέο τοίχωμα - και τα κατάφεραν, εξοικονομώντας στον ITER σημαντικό χρόνο στο μέλλον. Επιπλέον, όλα αυτά τα χρόνια, όχι μόνο η κατανόηση του πλάσματος έχει αναπτυχθεί πάρα πολύ, μέσω πειραμάτων στο JET και σε άλλα tokamak, αλλά και η τεχνολογία και η διάγνωση (ο τρόπος μέτρησης του πλάσματος) έχουν προχωρήσει πολύ. Υπήρξαν τεράστιες εξελίξεις. Ήταν πλέον καιρός, το 2021, να δοκιμάσουμε ξανά το μείγμα δευτέριο-τρίτιο. Και άξιζε η αναμονή, τα αποτελέσματα που παρουσιάζουμε τώρα είναι εκπληκτικά. Το επόμενο ρεκόρ αυτού του είδους θα το σπάσει ο ITER, και στην παραγωγή ενέργειας, αλλά και στη διάρκεια!

Μπορούμε να σκεφτόμαστε ένα κοντινό μέλλον με άφθονη, καθαρή και ασφαλή ενέργεια;

Η σύντηξη έχει τη δυνατότητα να παρέχει καθαρή, ασφαλή και άφθονη ενέργεια για ολόκληρο τον κόσμο. Ενώ η σύντηξη βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, επιτυχίες όπως αυτές που ανακοινώσαμε πρόσφατα με την ομάδα του JET μας πείθουν ότι βρισκόμαστε στο σωστό δρόμο. Η ενέργεια σύντηξης είναι πολύπλοκη και χρειάζεται χρόνο, αλλά αξίζει τον κόπο. Οι ενεργειακές μας απαιτήσεις δεν θα σταματήσουν να αυξάνονται… Επομένως, πρέπει να την αναπτύξουμε τώρα, ώστε να την έχουμε ως επιλογή όταν τη χρειαστούμε οπωσδήποτε.

 

Ποια είναι τα επόμενα ερευνητικά σας σχέδια:

Η έρευνά μας για τη σύντηξη δεν τελειώνει εδώ.Θα εξακολουθήσω να συμμετέχω στα πειράματα JET, μερικά από τα οποία προγραμματίζονται έτσι ώστε να μπορέσουμε να συγκρίνουμε και να κατανοήσουμε καλύτερα τα επιτυχημένα πλάσματα δευτερίου-τριτίου. Συνεχίζω να εργάζομαι και να εκτελώ πειράματα στο tokamak ASDEX Upgrade στο Garching της Γερμανίας, όπου είναι η βάση μου. Είμαι επίσης μέλος της ομάδας που συντονίζει την έρευνα σύντηξης EUROfusion σε ευρωπαϊκά tokamak.

* Η Dr. Αθηνά Καππάτου είναι ερευνήτρια στο Max Planck Institute for Plasma Physics στο Garching της Γερμανίας. Μετά τις προπτυχιακές της σπουδές στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο που ολοκληρώθηκαν το 2010, απέκτησε το διδακτορικό της δίπλωμα από το Eindhoven University of Technology στην Ολλανδία το 2014 ως διδακτορική φοιτήτρια του Ινστιτούτου DIFFER. Έκτοτε εργάζεται στο πείραμα σύντηξης ASDEX Upgrade στο Garching της Γερμανίας. Υπήρξε υπότροφος της κοινοπραξίας EUROfusion με υποτροφία EUROfusion Researcher Grant το 2017-2018. Εδώ και αρκετά χρόνια συμβάλλει επίσης στο πρόγραμμα του JET.

Συμμετοχή στο JET:

Επιστημονικός συντονιστής (scientific coordinator) (μαζί με τους Dr. Clive Challis, Dr. Jörg Hobirk, Dr. Ernesto Lerche) του πειράματος "Hybrid scenario for high fusion performance in DT", ένα από τα κύρια σενάρια πλάσματος που αναπτύχθηκαν και εκτελέσθηκαν στην πειραματική εκστρατεία DTE2.

https://www.naftemporiki.gr/story/1831417/athina-kappatou-sti-n-eimaste-sto-sosto-dromo-gia-afthoni-kathari-kai-asfali-energeia

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 3 μήνες αργότερα...

ITER: Ένα φιλόδοξο έργο που θα μπορούσε να σώσει την ανθρωπότητα.

Με την κατασκευή των κύριων κτιρίων του Διεθνούς Θερμοπυρηνικού Πειραματικού Αντιδραστήρα (ITER) να έχει ολοκληρωθεί κατά 99,9%, ο χώρος στο Κανταράς στο Σεν Πολ λε Ντουράνς (Saint-Paul-lez-Durance) της νότιας Γαλλίας, μοιάζει με μια νέα βιομηχανική περιοχή. Εκεί, κατασκευάζεται το μεγαλύτερο έργο πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο.Πρόκειται για μία από τις μεγαλύτερες πειραματικές προσπάθειες στην πυρηνική Φυσική, καθώς υπόσχεται άφθονη, φθηνή και πιο καθαρή πυρηνική ενέργεια με τον τρόπο που παράγεται στον Ήλιo. Οι υποστηρικτές του έργου πιστεύουν πως η πυρηνική σύντηξη θα μπορούσε να λύσει τη μεγαλύτερη υπαρξιακή κρίση στην ιστορία της ανθρωπότητας. Σκοπός του ITER, στο οποίο συμμετέχουν 35 χώρες, είναι να δείξει κατά πόσον η σύντηξη μπορεί να είναι οικονομικά και εμπορικά βιώσιμη.Η σύντηξη υπόσχεται μια σχεδόν απεριόριστη μορφή ενέργειας που εκπέμπει μηδενικά αέρια του θερμοκηπίου, και σε αντίθεση με την πυρηνική σχάση που χρησιμοποιείται σήμερα, δεν παράγει ραδιενεργά απόβλητα μακράς διάρκειας ζωής. Η κατάκτησή της θα μπορούσε κυριολεκτικά να σώσει την ανθρωπότητα από την κλιματική αλλαγή.Η ενέργεια από πυρηνική σύντηξη θα μπορούσε να τροφοδοτήσει αναμφίβολα μεγάλο μέρος του κόσμου. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα γραμμάριο καυσίμου πυρηνικής σύντηξης θα προσφέρει ενέργεια που αντιστοιχεί σε οκτώ τόνους πετρελαίου.Τον Φεβρουάριο, επιστήμονες στο αγγλικό χωριό Κούλχαμ, κοντά στην Οξφόρδη, ανακοίνωσαν μια σημαντική ανακάλυψη: παρήγαγαν 59 μεγατζάουλ θερμικής ενέργειας επί πέντε δευτερόλεπτα στον μεγαλύτερο αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο που ονομάζεται τόκαμακ (tokamak). Η ενέργεια αυτή ήταν αρκετή για να τροφοδοτήσει ένα σπίτι για μια ημέρα και καταναλώθηκε περισσότερη ενέργεια από όση παράχθηκε. Ωστόσο, ήταν μια πραγματικά ιστορική στιγμή, καθώς απέδειξε ότι η πυρηνική σύντηξη είναι όντως δυνατή στη Γη.

cf83cf85cebdcf84ceb7cebeceb7.png?w=700

Πώς λειτουργεί η πυρηνική σύντηξη 

Η ενέργεια σύντηξης δημιουργείται με τη συνένωση δύο σωματιδίων που από τη φύση τους απωθούνται. Αφού εγχυθεί μια μικρή ποσότητα καυσίμου στο τόκαμακ, γιγάντιοι μαγνήτες ενεργοποιούνται για να δημιουργηθεί το πλάσμα, η τέταρτη κατάσταση της ύλης, που μοιάζει λίγο με αέριο ή σούπα που είναι ηλεκτρικά φορτισμένηΑνεβάζοντας τις θερμοκρασίες στο εσωτερικό του τόκαμακ σε ασύλληπτα υψηλά επίπεδα, τα σωματίδια από το καύσιμο αναγκάζονται να συγχωνευθούν σε ένα. Η διαδικασία δημιουργεί ήλιο και νετρόνια τα οποία είναι ελαφρύτερα σε μάζα από τα μέρη από τα οποία αρχικά αποτελούνταν. Τα νετρόνια, τα οποία είναι σε θέση να διαφύγουν από το πλάσμα, στη συνέχεια προσκρούουν σε μια “κουβέρτα” που επενδύει τα τοιχώματα του τόκαμακ και η κινητική τους ενέργεια γίνεται θερμότητα. Αυτή η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση του νερού, τη δημιουργία ατμού και την περιστροφή στροβίλων για την παραγωγή ενέργειας. Όλα αυτά προϋποθέτουν ότι το τόκαμακ θα συγκρατεί πολλή θερμότητα. Το πλάσμα πρέπει να φτάσει τουλάχιστον τους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, 10 φορές θερμότερο από τον πυρήνα του ήλιου. Πώς μπορεί οτιδήποτε στη Γη να διατηρήσει τόσο υψηλές θερμοκρασίες;Είναι ένα από τα πολλά εμπόδια που κατάφεραν να ξεπεράσουν οι επιστήμονες και οι μηχανικοί οι οποίοι σχεδίασαν γιγάντιους μαγνήτες για να δημιουργήσουν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο ώστε να συγκρατηθεί η θερμότητα. Οτιδήποτε άλλο θα έλιωνε.Αυτό που προσπαθούν ουσιαστικά να κάνουν οι επιστήμονες είναι να μιμηθούν τον ήλιο, ο οποίος είναι ένα αέναο εργοστάσιο σύντηξης, αποτελούμενο από μια γιγαντιαία φλεγόμενη μπάλα πλάσματος. Κάθε δευτερόλεπτο μετατρέπει αρκετές εκατοντάδες τόνους υδρογόνου σε ήλιο. Το πλάσμα είναι το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένο το 99,9% του σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένων των άστρων, του ήλιου μας και όλης της διαστρικής ύλης.Όπως αναφέρει το CNN, η παραγωγή ενέργειας σύντηξης δεν είναι το πιο δύσκολο κομμάτι. Εξάλλου, η ανθρωπότητα πραγματοποιεί αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης από τότε που εφευρέθηκε η βόμβα υδρογόνου. Η κύρια πρόκληση είναι η διατήρησή της. Το τόκαμακ στο Ηνωμένο Βασίλειο – που ονομάζεται Joint European Torus (JET)- κατάφερεν να διατηρήσει την ενέργεια σύντηξης για πέντε δευτερόλεπτα. Οι μαγνήτες του, οι οποίοι είναι από χαλκό, κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του 1970. Αντίθετα, ο ITER χρησιμοποιεί πιο σύγχρονους μαγνήτες που μπορούν να διαρκέσουν πολύ περισσότερο, ενώ η ισχύς του αντιδραστήρα θα φτάνει τα 500 μεγαβάτ (*).

Ενώ ο ήλιος συγχωνεύει άτομα υδρογόνου για να δημιουργήσει ήλιο, το JET χρησιμοποίησε δύο ισότοπα υδρογόνου που ονομάζονται δευτέριο και τρίτιο και τα οποία θα χρησιμοποιήσει και ο ITER. Αυτά τα ισότοπα συμπεριφέρονται σχεδόν όπως και το υδρογόνο, όσον αφορά τη χημική τους σύσταση και τις αντιδράσεις τους.Τόσο το δευτέριο όσο και το τρίτιο βρίσκονται στη φύση. Το δευτέριο βρίσκεται σε αφθονία στο γλυκό και το αλμυρό νερό. Το τρίτιο είναι σπάνιο στη Γη αλλά μπορεί να παραχθεί συνθετικά. Προς το παρόν, υπάρχουν μόνο 20 κιλά τριτίου στον κόσμο και η ζήτηση δεν υπερβαίνει τα 400 γραμμάρια ετησίως. Επίσης, είναι εξαιρετικά ακριβό, καθώς ένα μόνο γραμμάριο αξίζει σήμερα περίπου 30.000 δολάρια.

Ένα έργο 10 εκατομμυρίων τεμαχίων.

Η κατασκευή του ITER, η οποία πραγματοποιείται σε 39 εργοτάξια, είναι απίστευτα πολύπλοκη. Το κύριο εργοτάξιο είναι ένα ιδιαίτερα αποστειρωμένο περιβάλλον, όπου τεράστια εξαρτήματα τοποθετούνται στη θέση τους με τη βοήθεια γερανών που ζυγίζουν 750 τόνους. Οι εργάτες έχουν ήδη συναρμολογήσει το κέλυφος του τόκαμακ, αλλά περιμένουν ακόμη ορισμένα εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένου ενός γιγαντιαίου μαγνήτη από τη Ρωσία που θα τοποθετηθεί στην κορυφή της μηχανής.Οι διαστάσεις του είναι εντυπωσιακές. Το τόκαμακ θα ζυγίζει τελικά 23.000 τόνους. Αυτό είναι το συνολικό βάρος τριών πύργων του Άιφελ. Θα αποτελείται από ένα εκατομμύριο εξαρτήματα, τα οποία θα διαχωρίζονται περαιτέρω σε 10 εκατομμύρια μικρότερα μέρη. Αυτό το μεγαθήριο θα περιβάλλεται από μερικούς από τους μεγαλύτερους μαγνήτες που έχουν κατασκευαστεί ποτέ. Ακόμη και ο ψηφιακός σχεδιασμός αυτού του τεράστιου μηχανήματος βρίσκεται σε τρισδιάστατα αρχεία υπολογιστή που καταλαμβάνουν περισσότερο από δύο terabytes.

Πυρηνική σύντηξη κατά τη διάρκεια του πολέμου

Πίσω από τους εκατοντάδες εργαζόμενους που υλοποιούν το έργο ITER βρίσκονται περίπου 4.500 εταιρείες με 15.000 υπαλλήλους από όλο τον κόσμο. Τριάντα πέντε χώρες συνεργάζονται στον ITER, ο οποίος διοικείται από επτά κύρια μέλη – Κίνα, Ηνωμένες Πολιτείες, Ευρωπαϊκή Ένωση, Ρωσία, Ινδία, Ιαπωνία και Νότια Κορέα. Ωστόσο, σήμερα, υπάρχουν ανησυχίες για τον ρόλο της Ρωσίας στον ITER εξαιτίας του πολέμου στην Ουκρανία. Η Ρωσία έχει ήδη αποκλειστεί από άλλα διεθνή επιστημονικά έργα, όχι όμως και από τον ITER. Εν μέρει αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η χώρα είναι άρρηκτα συνδεδεμένη όχι μόνο με το έργο αλλά και με την πυρηνική σύντηξη.Οι χώρες άρχισαν να μελετούν την πυρηνική σύντηξη τη δεκαετία του 1930, κατασκευάζοντας κάθε είδους μηχανήματα επί δεκαετίες. Το τόκαμακ που δημιουργήθηκε στη Σοβιετική Ένωση, αποδείχθηκε το πιο επιτυχημένο. Το 1968, Σοβιετικοί ερευνητές κατάφεραν να επιτύχουν τις υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνταν και να συγκρατήσουν το πλάσμα για μια παρατεταμένη περίοδο, κάτι που δεν είχε γίνει ποτέ πριν.Η Ρωσία έχει επίσης παράσχει ορισμένα από τα πιο κρίσιμα εξαρτήματα του έργου ITER και είναι ένας από τους κύριους χρηματοδότες του. Ο μαγνήτης που θα τοποθετηθεί στην κορυφή του τόκαμακ, για παράδειγμα, κατασκευάστηκε στην Αγία Πετρούπολη και θα σταλεί στη Γαλλία, δήλωσε στο CNN ο επικεφαλής επικοινωνίας του ITER, Λάμπαν Κόμπλεντζ. Μέχρι στιγμής, η συμμετοχή της Ρωσίας στο έργο δεν έχει αλλάξει καθόλου, πρόσθεσε.«Ο ITER είναι πραγματικά ένα παιδί του Ψυχρού Πολέμου», δήλωσε. «Είναι μια σκόπιμη συνεργασία μεταξύ χωρών που είναι ιδεολογικά αδέσμευτες και οι οποίες απλώς μοιράζονται έναν κοινό στόχο για ένα καλύτερο μέλλον».Ωστόσο, ο επικεφαλής παραδέχθηκε ότι ο πόλεμος στην Ουκρανία ήταν “πρωτοφανής” και ότι δεν μπορούσε να προβλέψει τι μπορεί να σημαίνει για το μέλλον της Ρωσίας στον ITER.Η γεωπολιτική έπαιζε πάντα ρόλο στον ITER. Και μόνο η εύρεση της κατάλληλης τοποθεσίας για την εγκατάστασή του, πήρε χρόνια και περιλάμβανε πάνω από μια δεκαετία τεχνικών μελετών και πολιτικών και διπλωματικών διαπραγματεύσεων. Τελικά, το Saint-Paul-lez-Durance επιλέχθηκε να στεγάσει το φιλόδοξο έργο και η συμφωνία για την κατασκευή του υπογράφηκε στο Παρίσι το 2006. Το 2010 μπήκαν τα θεμέλια και το 2014 τέθηκαν σε λειτουργία τα πρώτα μηχανήματα κατασκευής.

iter.jpg?w=700 Το συγκρότημα ITER στο Saint-Paul-lez-Durance, στη Γαλλία.

Η Ευρωπαϊκή Ένωση αναλαμβάνει το 45% του συνεχώς αυξανόμενου κόστους κατασκευής του ITER. Όλες οι άλλες συμμετέχουσες χώρες συνεισφέρουν λίγο περισσότερο από 9% η καθεμία, σύμφωνα με πρόχειρους υπολογισμούς. Αρχικά, το σύνολο της κατασκευής υπολογιζόταν σε περίπου 6 δισεκατομμύρια ευρώ. Αυτή τη στιγμή, το συνολικό ποσό έχει υπερτριπλασιαστεί σε περίπου 20 δισεκατομμύρια ευρώ.

Ο χρόνος τελειώνει

Από το 1973, η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας έχει υπερδιπλασιαστεί και μέχρι το τέλος του αιώνα μπορεί να τριπλασιαστεί. Το 70% του συνόλου των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα δημιουργείται από την κατανάλωση ενέργειας. Και το 80% της ενέργειας που καταναλώνουμε προέρχεται από ορυκτά καύσιμα.Η αύξηση της θερμοκρασίας φέρνει πιο συχνά και θανατηφόρα κύματα καύσωνα, ξηρασίες, πυρκαγιές, πλημμύρες και άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Οι επιπτώσεις της κλιματικής κρίσης είναι όλο και πιο δύσκολο να αναστραφούν, καθώς ολόκληρα οικοσυστήματα φτάνουν σε σημεία καμπής και περισσότερες ανθρώπινες ζωές τίθενται σε κίνδυνο.Ο κόσμος προσπαθεί τώρα να απεξαρτηθεί γρήγορα από τον άνθρακα και να επιταχύνει τη μετάβαση από τα ορυκτά καύσιμα σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ορισμένες χώρες ποντάρουν στην πυρηνική σχάση, η οποία είναι χαμηλών εκπομπών άνθρακα αλλά συνοδεύεται από μικρό αλλά όχι αμελητέο κίνδυνο καταστροφής, προβλήματα αποθήκευσης ραδιενεργών αποβλήτων και υψηλό κόστος.«Η σύντηξη υδρογόνου είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο αποτελεσματική από την καύση ορυκτών καυσίμων. Αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε εδώ είναι να δημιουργήσουμε έναν μικρό τεχνητό ήλιο στη Γη», είχε δηλώσει ο Μπερνάρ Μπιγκό, επικεφαλής του ITER ο οποίος πέθανε στις 14 Μαΐου. «Αυτός ο σταθμός παραγωγής ενέργειας από σύντηξη θα βρίσκεται σε λειτουργία συνεχώς. Αυτός ο ήλιος, δεν θα δύσει ποτέ».

ΠΗΓΗ: CNN, New Civil Engineer

Σύνταξη: Εύη Τσιριγωτάκη – https://www.ertnews.gr/eidiseis/epistimi/iter-ena-filodoxo-ergo-poy-tha-mporoyse-na-sosei-tin-anthropotita-apo-tin-klimatiki-allagi-long-read/

(*) σύμφωνα με το CNN «ITER uses newer magnets that can last much longer, and the project aims to produce a 10-fold return on energy, generating 500 megawatts from an input of 50 megawatts«, κάτι που δεν είναι ακριβές. Δείτε σχετικά:

How close is nuclear fusion power?

Το επεξεργάστηκε ο Δροσος Γεωργιος

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

  • 6 μήνες αργότερα...

Mεγάλο επιστημονικό επίτευγμα σχετικά την παραγωγή ενέργειας από πυρηνική σύντηξη.

Σε μια σημαντική ανακάλυψη προχώρησαν οι αμερικανοί επιστήμονες που αφορά την παραγωγή ενέργειας από πυρηνική σύντηξη. Για πρώτη φορά, Αμερικανοί επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Ανάφλεξης στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια παρήγαγαν με επιτυχία μια αντίδραση πυρηνικής σύντηξης, σύμφωνα με το CNN.Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ αναμένεται να προχωρήσει σε συνέντευξη την Τρίτη προκειμένου να αναφερθεί στην νέα αυτή σημαντική ανακάλυψη.Η εξέλιξη γνωστοποιήθηκε αρχικά από τους Financial Times

https://www.ft.com/content/4b6f0fab-66ef-4e33-adec-cfc345589dc7

 και επιβεβαιώθηκε αργότερα από πηγές του Reuters και του CNN.

https://www.reuters.com/business/energy/us-announce-scientific-breakthrough-fusion-energy-sources-2022-12-12/

https://edition.cnn.com/2022/12/12/politics/nuclear-fusion-energy-us-scientists-climate/index.html

Η πυρηνική σύντηξη συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα άτομα συντήκονται σε ένα μεγαλύτερο, μια διαδικασία που παράγει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας ως θερμότητα.

Τον περασμένο Φεβρουάριο, βρετανοί επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι είχαν υπερδιπλασιάσει το προηγούμενο ρεκόρ για την παραγωγή και τη διατήρηση της πυρηνικής σύντηξης.

https://physicsgg.me/2022/02/09/παράγοντας-άφθονη-ενέργεια-με-τον-τρό/

Σε ένα τεράστιο μηχάνημα σε σχήμα ντόνατ που ονομάζεται tokamak εξοπλισμένο με γιγάντιους μαγνήτες, οι επιστήμονες που εργάζονταν κοντά στην Οξφόρδη κατάφεραν να παράγουν μια ποσότητα ρεκόρ συνεχούς ενέργειας. Ακόμα κι έτσι, κράτησε μόνο 5 δευτερόλεπτα.Η θερμότητα που συντηρείται από τη διαδικασία σύντηξης των ατόμων μαζί κρατά το κλειδί για να βοηθήσει στην παραγωγή ενέργειας.Το αποτέλεσμα του πειράματος είναι ένα τεράστιο βήμα σε μια προσπάθεια δεκαετιών για την απελευθέρωση μιας άπειρης πηγής καθαρής ενέργειας που θα μπορούσε να βοηθήσει στον τερματισμό της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα. Οι ερευνητές προσπάθησαν για δεκαετίες να αναδημιουργήσουν την πυρηνική σύντηξη – αναπαράγοντας τη σύντηξη που τροφοδοτεί τον ήλιο. Σε αντίθεση με τις αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης, στις οποίες βαριά άτομα όπως το ουράνιο διασπώνται σε ελαφρύτερα, στις αντιδράσεις σχάσης άτομα υδρογόνου ενώνονται να σχηματίζουν βαρύτερα άτομα ηλίου.Ένα βασικό εμπόδιο είναι ότι οι αντιδράσεις αυτές απαιτούν θερμοκρασίες άνω των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, πάνω από 10 φορές υψηλότερες από τη θερμοκρασία στην καρδιά του Ήλιου.«Το αποτέλεσμα αυτό απέχει πολύ από το πραγματικό θετικό ισοζύγιο ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Μπορούμε επομένως να πούμε ότι πρόκειται για επιστημονική επιτυχία, η οποία όμως απέχει πολύ από την προσφορά ελεύθερης ενέργειας» σχολίασε στο CNN ο Τόνι Ράουλστοουν του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ στη Βρετανία.Η επίσημη ανακοίνωση για την ανακάλυψη αναμένεται στις 17:00 ώρα Ελλάδας από την αμερικανίδα υπουργό Ενέργειας Τζένιφερ Γκράνολμ.

https://physicsgg.me/2022/12/12/mεγάλο-επιστημονικό-επίτευγμα-σχετικ/

106208480-1572302580270v2.00_12_32_22.still020.jpg

119973367_nif-1209-18050.jpg

Το επεξεργάστηκε ο Δροσος Γεωργιος

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

«Επίλυση περίπλοκων προβλημάτων της ανθρωπότητας» υπόσχεται το επίτευγμα πυρηνικής σύντηξης.

nif2-696x464.jpg
Lawrence Livermore National Laboratory/Wikimedia

Αμερικανοί αξιωματούχοι παρουσίασαν τα αποτελέσματα του πειράματος πυρηνικής σύντηξης σε εθνικό εργαστήριο των ΗΠΑ και έκαναν την αποτίμηση του επιτεύγματος.Τα στελέχη της αμερικανικής κυβέρνησης και του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore των ΗΠΑ ανακοίνωσαν και επίσημα τα αποτελέσματα του τελευταίου πειράματος πυρηνικής σύντηξης που έγινε στην εγκατάσταση National Ignition Facility του εθνικού εργαστηρίου. Από χθες το βράδυ είχε διαρρεύσει ότι οι επιστήμονες του NIF κατάφεραν να δημιουργήσουν πυρηνική σύντηξη μέσω της χρήσης λέιζερ. Η πυρηνική σύντηξη φιλοδοξεί να αναπαραγάγει ό,τι συμβαίνει στον πυρήνα του Ηλιου και θεωρείται από τους υποστηρικτές της η ενέργεια που θα λύσει τα προβλήματα του ανθρώπινου πολιτισμού, διότι παράγει ελάχιστα απόβλητα που είναι κατά πολύ λιγότερο ραδιενεργά σε σχέση με αυτά που παράγονται σε συμβατικό πυρηνικό σταθμό ενώ παράλληλα δεν παράγονται καθόλου αέρια που μολύνουν την ατμόσφαιρα και συμβάλουν στη κλιματική αλλαγή στον πλανήτη.«Είναι ένα επίτευγμα ορόσημο για τους ερευνητές και το προσωπικό του εργαστηρίου NIF που έχουν αφιερώσει την καριέρα τους στο να δουν την πυρηνική σύνητξη να γίνεται πραγματικότητα και αυτό το ορόσημο αναμφίβολα θα πυροδοτήσει ακόμη περισσότερες ανακαλύψεις. Η κυβέρνηση Μπάιντεν-Χάρις έχει δεσμευτεί να υποστηρίξει τους παγκοσμίου φήμης επιστήμονές μας – όπως η ομάδα στο NIF – των οποίων η δουλειά θα μας βοηθήσει να λύσουμε τα πιο περίπλοκα και πιεστικά προβλήματα της ανθρωπότητας, όπως η παροχή καθαρής ενέργειας για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής και η διατήρηση ενός πυρηνικού οπλοστασίου χωρίς την ανάγκη ύπαρξης πυρηνικών δοκιμών» , δήλωσε η υπουργός Ενέργειας των ΗΠΑ Τζένιφερ Μ. Γκρένχολμ ανακοινώνοντας την επίτευξη της παραγωγής ποσότητας ενέργειας μεγαλύτερης από αυτή που χρησιμοποιήθηκε.«Έχουμε μια θεωρητική κατανόηση της σύντηξης για περισσότερο από έναν αιώνα, αλλά το ταξίδι από το να γνωρίζεις στο να κάνεις μπορεί να είναι μακρύ και επίπονο. Το σημερινό ορόσημο δείχνει τι μπορούμε να κάνουμε με επιμονή», δήλωσε η Αράτι Πραμπάκαρ, επικεφαλής σύμβουλος του Προέδρου για την Επιστήμη και την Τεχνολογία και διευθύντρια του Γραφείου Πολιτικής Επιστήμης και Τεχνολογίας του Λευκού Οίκου.«Το κυνήγι της πυρηνικής σύντηξης σε εργαστηριακές συνθήκες είναι μια από τις πιο σημαντικές επιστημονικές προκλήσεις που έχει προσπαθήσει να φέρει σε πέρας η ανθρωπότητα και η επίτευξή της είναι ένας θρίαμβος της επιστήμης, της μηχανικής και κυρίως των ανθρώπων. Η υπέρβαση αυτού του ορίου είναι το όραμα που οδήγησε 60 χρόνια αφοσιωμένης επιδίωξης — μια συνεχή διαδικασία μάθησης, οικοδόμησης, επέκτασης της γνώσης και των ικανοτήτων και στη συνέχεια εύρεσης τρόπων για να ξεπεραστούν οι νέες προκλήσεις που προέκυψαν. Αυτά είναι τα προβλήματα που δημιουργήθηκαν για να λύσουν τα εθνικά εργαστήρια των ΗΠΑ» ανέφερε με την σειρά του η Κιμ Μπουντίλ, Διευθύντρια του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore στο οποίο ανήκει το NIF.Η κοινότητα των πυρηνικών επιστημόνων χαιρέτησε το επίτευγμα σημειώνοντας παράλληλα ότι πρέπει να γίνουν πολλά ακόμη βήματα μέχρι να γίνει εμπορικά βιώσιμη η πυρηνική σύντηξη ενώ η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας τονίζει ότι δεν πρέπει η εξέλιξη αυτή να σταματήσει τις προσπάθειες προώθησης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας καθώς και της χρήσης της πυρηνικής σχάσης, της υπάρχουσας μεθόδου παραγωγής πυρηνικής ενέργειας.

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Ο επικεφαλής του πετυχημένου πειράματος πυρηνικής σύντηξης μιλά στη «N»

shutterstock_320515898-696x464.jpg

Επιστήμονες στις ΗΠΑ ακούμπησαν το άπιαστο όνειρο της άφθονης καθαρής ενέργειας.Τα φώτα της δημοσιότητας είναι εδώ και 24 ώρες στραμμένα στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια όπου επετεύχθη για πρώτη φορά πυρηνική σύντηξη.Η παραγωγή ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης θεωρείται το ιερό δισκοπότηρο στον τομέα της παραγωγής ενέργειας αφού αν βρεθεί τρόπος να τιθασεύσουν αυτή τη διεργασία που συμβαίνει στον πυρήνα των άστρων δημιουργώντας την ενέργεια τους αυτό που θα συμβεί θα είναι η εμφάνιση απεριόριστης, φθηνής και φιλικής στο περιβάλλον ενέργειας φέρνοντας όπως είναι ευνόητο μια άνευ προηγουμένου επανάσταση στον ανθρώπινο πολιτισμό.

Με δήλωση του στο Naftemporiki.gr ο επικεφαλής της ομάδας που διεξήγαγε το πείραμα Άλεξ Ζύλστρα αναφέρει:

«Είναι η πρώτη φορά που ένα πείραμα παρήγαγε περισσότερη ενέργεια από πυρηνική σύντηξη από την εισαγόμενη ενέργεια (του λέιζερ). Σε όλα τα προηγούμενα πειράματα το τελικό αποτέλεσμα της σύντηξης ήταν μικρότερο από την ενέργεια που είχε χρησιμοποιηθεί. Αυτό το πείραμα είναι μια επιστημονική απόδειξη ότι μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση πυρηνικής σύντηξης ενέργεια για την κοινωνία μας»

Alex-Zylstra.jpg

Στο πλαίσιο μιας διαδικασίας που είναι γνωστή ως σύντηξη αδρανειακού περιορισμού 192 ακτίνες από το πανίσχυρο μηχανισμό λέιζερ της εγκατάστασης ανάφλεξης NIF στο Lawrence Livermore κατευθύνονται προς μια κάψουλα με δευτέριο και τρίτιο που αποτελούν διαφορετικές μορφές του υδρογόνου. Αυτό συμπιέζει το καύσιμο σε πυκνότητα εκατονταπλάσια αυτής του μολύβδου και το θερμαίνει στα 100 εκατ. βαθμούς Κελσίου. Αυτές οι συνθήκες βοηθούν στην εκκίνηση της θερμοπυρηνικής σύντηξης.Στο πείραμα που έγινε στις 5 Δεκεμβρίου για πρώτη φορά οι ερευνητές του NIF πέτυχαν να παραχθεί καθαρό κέρδος (net gain) ενέργειας από τη σύντηξη δύο ελαφρών ατόμων υδρογόνου σε ένα βαρύτερο. οι επιστήμονες κατόρθωσαν να παραγάγουν περί τα 2,5 mégajoules ενέργειας, δηλαδή περί 120% των 2,1 mégajoules που χρησιμοποιήθηκαν από τα λέιζερ.

Το επίτευγμα δημιουργεί νέα δεδομένα και αισιοδοξία για τα υπόλοιπα ερευνητικά προγράμματα πυρηνικής σύντηξης που είτε βρίσκονται σε εξέλιξη είτε είναι σε φάση τελικού σχεδιασμού. Σε κάθε περίπτωση πάντως βρισκόμαστε ακόμη στα πρώτα αρχικά βήματα αυτής της προσπάθειας με τους ειδικούς να αναφέρουν ότι θα χρειαστούν τουλάχιστον 20-30 χρόνια μέχρι να φτάσουμε σε επίπεδο βιομηχανικής κλίμακας και εμπορικής αξιοποίησης της πυρηνικής σύντηξης. Όπως βέβαια συμβαίνει με όλα τα πράγματα που δημιουργούν επαναστατικές μεταβολές στη ζωή των ανθρώπων το πιο σημαντικό και δύσκολο βήμα είναι το πρώτο και όπως φαίνεται αυτό έγινε.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/1417185/o-epikefalis-toy-petychimenoy-peiramatos-pyrinikis-syntixis-mila-sti-n/

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Πυρηνική σύντηξη: Η αρχή έγινε, μα ο δρόμος είναι μακρύς

Πλέον οι έρευνες, οι οποίες διεξάγονται από τη δεκαετία του '50 και έχουν ενταθεί τα τελευταία χρόνια, με τον ανταγωνισμό να εντείνεται, εισέρχονται αναμφίβολα σε ένα νέο και πιο προχωρημένο στάδιο.

Πυρηνική σύντηξη: Η αρχή έγινε, μα ο δρόμος είναι μακρύς | tanea.gr
«Το γεγονός ότι καταφέραμε να παράγουμε περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώσαμε αποδεικνύει εμπράκτως ότι αυτό είναι δυνατό. Μπορεί να αποτελέσει τη βάση πάνω στην οποία να εργαστούμε και να κάνουμε βελτιώσεις, κάτι που εν δυνάμει ίσως γίνει μια πηγή ενέργειας στο μέλλον».Με αυτά τα λόγια, σαφώς προσεκτικά και μετρημένα σε σύγκριση με τους διθυράμβους που έχουν δει το φως της δημοσιότητας, ο επικεφαλής του προγράμματος όπλων του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore των ΗΠΑ, Μαρκ Χέρμαν, ανακοίνωσε το ιστορικό - σε κάθε περίπτωση - επίτευγμα των συναδέλφων του: Την επίτευξη, για πρώτη φορά εδώ και δεκαετίες, θετικού ισοζυγίου ενέργειας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύντηξης - κάτι που έγινε δυνατό υπό κρατική εποπτεία και χρηματοδότηση και με βάση τις προτεραιότητες του αμερικανικού Πενταγώνου.Πλέον οι έρευνες, οι οποίες διεξάγονται από τη δεκαετία του '50 και έχουν ενταθεί τα τελευταία χρόνια, με τον ανταγωνισμό να εντείνεται, εισέρχονται αναμφίβολα σε ένα νέο και πιο προχωρημένο στάδιο. Ενα στάδιο, ωστόσο, που σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να δώσει άμεσα αποτελέσματα στην ενεργειακή κρίση, καθώς η μεταφορά του πειράματος που διεξήχθη υπό ιδανικές εργαστηριακές συνθήκες σε μαζικό επίπεδο θα απαιτήσει, σύμφωνα με τους ειδικούς, τουλάχιστον 10-20 χρόνια. Κι αυτό στην καλύτερη περίπτωση, χωρίς η επιτυχία του εγχειρήματος να είναι δεδομένη, τουλάχιστον με βάση τα σημερινά δεδομένα. «Με συντονισμένη προσπάθεια και επενδύσεις, μερικές δεκαετίες έρευνας με βάση τις γνωστές τεχνολογίες θα μπορούσαν να μας φέρουν σε θέση να κατασκευάσουμε έναν σταθμό παραγωγής ενέργειας» σημείωσε χαρακτηριστικά και η διευθύντρια του εργαστηρίου, Κίμπερλι Μπάντιλ.
Το πείραμα-σταθμός
Το επιτυχημένο πείραμα-σταθμός έλαβε χώρα το πρωί της 5ης Δεκεμβρίου, όταν 192 γιγαντιαία λέιζερ «βομβάρδισαν» έναν μικρό κύλινδρο με μέγεθος όσο μια γόμα, ο οποίος περιείχε ένα παγωμένο κουκούλι υδρογόνου εγκλεισμένο σε διαμάντι. Η διαδικασία διήρκεσε απειροελάχιστο χρόνο (κάπου 100 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου) και η ενέργεια που καταναλώθηκε ανήλθε σε 2,05 μεγατζάουλ - περίπου όση παράγεται από 0,45 κιλά της γνωστής και πανίσχυρης εκρηκτικής ουσίας ΤΝΤ. Οσο για την παραχθείσα ενέργεια, υπολογίστηκε πως ήταν κατά 1,5 φορά μεγαλύτερη.«Ο στόχος ήταν να δείξουμε πώς μπορεί να προκληθεί ανάφλεξη ενός θερμοπυρηνικού καυσίμου σε εργαστήριο για πρώτη φορά. Αυτό επετεύχθη και πρόκειται για ένα σπουδαίο αποτέλεσμα. Ομως, η μετάβαση από αυτό το σημείο στην ενέργεια που απαιτείται για το δίκτυο περνά από έναν πολύ δύσκολο και μακρύ δρόμο» σημείωσε ο Ρικάρντο Μπέτι, επικεφαλής του όμορου εργαστηρίου στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ, ο οποίος δεν συμμετείχε στο συγκεκριμένο πείραμα της Καλιφόρνιας.Σε κάθε περίπτωση, ουδείς μπορεί να υποτιμήσει τη σημασία του επιστημονικού επιτεύγματος που ανακοινώθηκε χθες. Αξίζει να σημειωθεί, άλλωστε, ότι θεωρητικά, με τα συστατικά που περιέχει ένα ποτήρι νερό και την προσθήκη πολύ μικρής ποσότητας του (σπάνιου, αλλά δυνατόν να παραχθεί συνθετικά από το υδρογόνο) τριτίου, είναι δυνατόν να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες ενός μέσου σπιτιού για έναν ολόκληρο χρόνο.Αυτός είναι και ο λόγος που καθιστά τη συγκεκριμένη διαδικασία ιδιαιτέρως ελκυστική και ελπιδοφόρα, με αποτέλεσμα να πληθαίνουν διαρκώς και οι ιδιωτικές εταιρείες και οι επενδυτές (ανάμεσά τους ο Μπιλ Γκέιτς και ο Τζεφ Μπέζος) που δραστηριοποιούνται στον σχετικά νέο αυτόν κλάδο, αντλώντας ολοένα μεγαλύτερα ποσά για να χρηματοδοτήσουν τις δραστηριότητές τους.

Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.

Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.

Σύνδεσμος για σχόλιο
Κοινή χρήση σε άλλους ιστότοπους

Δημιουργήστε έναν λογαριασμό ή συνδεθείτε για να σχολιάσετε

Πρέπει να είσαι μέλος για να αφήσεις ένα σχόλιο

Δημιουργία λογαριασμού

Εγγραφείτε για έναν νέο λογαριασμό στην κοινότητά μας. Είναι εύκολο!.

Εγγραφή νέου λογαριασμού

Συνδεθείτε

Έχετε ήδη λογαριασμό? Συνδεθείτε εδώ.

Συνδεθείτε τώρα

×
×
  • Δημιουργία νέου...

Σημαντικές πληροφορίες

Όροι χρήσης