«Καθαρή» ενέργεια μέσω πυρηνικής σύντηξης

… με τη βοήθεια των ισχυρότερων λέιζερ στον κόσμο

ITERΑμερικανοί ερευνητές έκαναν ένα σημαντικό βήμα προόδου στην προσπάθειά τους να πετύχουν την παραγωγή «καθαρής» ενέργειας μέσω πυρηνικής σύντηξης με τη βοήθεια των ισχυρότερων λέιζερ στον κόσμο.

H Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF) στο Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ, που ανήκει στο υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, για πρώτη φορά, όπως ανακοίνωσε, κατάφερε να απελευθερώσει (να παράγει) περισσότερη ενέργεια κατά τη σύντηξη του πυρηνικού καυσίμου, από όση χρησιμοποιήθηκε για να πυροδοτηθεί η πυρηνική αντίδραση.

Όμως ακόμα δεν επιτεύχθηκε ο στόχος της «ανάφλεξης», δηλαδή να παραχθεί περισσότερη ενέργεια από όση χρησιμοποιεί όλο το πείραμα (όχι απλώς το πυρηνικό καύσιμο). Οι φυσικοί δεν είναι βέβαιοι αν και πότε αυτό θα επιτευχθεί. Όπως είπαν, πρέπει να παράγουν τουλάχιστον 100 φορές περισσότερη ενέργεια από τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, ώστε αυτές να αυτο-τροφοδοτούνται μόνες τους και έτσι η όλη διαδικασία να γίνει πραγματικά ενεργειακά αποδοτική.
cryo_finger_with_hohlraum
Η επιστημονική κοινότητα επανέλαβε πως, παρά την θετική εξέλιξη, απέχουμε ακόμα πολλά χρόνια (ή μάλλον δεκαετίες), μέχρι να αξιοποιηθεί και εμπορικά η παραγωγή ενέργειας από σύντηξη, η οποία επιπλέον δεν δημιουργεί πυρηνικά απόβλητα, ούτε «αέρια του θερμοκηπίου».

Η πυρηνική σύντηξη (το αντίθετο της πυρηνικής σχάσης που χρησιμοποιείται στους σημερινούς πυρηνικούς αντιδραστήρες) μιμείται με ελεγχόμενη διαδικασία τον τρόπο που ο Ήλιος δημιουργεί αέναα τη δική του ενέργεια. Στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης στην Καλιφόρνια, κόστους 3,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων, μεγέθους ποδοσφαιρικού γηπέδου ξεκίνησε να λειτουργεί το 2009. 192 ισχυρές ακτίνες λέιζερ συγκλίνουν στο στόχο τους, που είναι μια κάψουλα από χρυσό. Αυτή περιβάλλει ένα μικροσκοπικό πλαστικό σφαιρίδιο διαμέτρου μόλις δύο χιλιοστών, το οποίο περιέχει το πυρηνικό καύσιμο (πλάσμα από δευτέριο και τρίτιο, δύο βαριά ισότοπα του υδρογόνου).
hohlraum_cut_away_with_capsule
Η συγκεντρωμένη ενέργεια των λέιζερ αυξάνει την θερμοκρασία του στόχου έως τα 50 εκατ. βαθμούς Κελσίου και έτσι θέτει σε κίνηση τις πυρηνικές αντιδράσεις (σύντηξη των πυρήνων δευτερίου και τριτίου), με «παράπλευρο» αποτέλεσμα την παραγωγή νετρονίων και -κυρίως- έκλυση ενέργειας. Για να έχει πραγματικό όφελος η όλη διαδικασία, θα πρέπει η παραγόμενη ενέργεια να είναι όσο γίνεται μεγαλύτερη από αυτήν που χρησιμοποιείται για τα λέιζερ – και αυτό, έστω και οριακά, επιτεύχθηκε για πρώτη φορά (παρήχθησαν 15 έως 17 κιλοτζάουλ ενέργειας).
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον φυσικό Ομάρ Χαρικέιν, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», σύμφωνα με το πρακτορείο Ρόιτερ, το «Science» και το «New Scientist». Όπως είπε ο Ομάρ Χαρικέιν, «υπάρχει ακόμα πολλή δουλειά να γίνει και αρκετά προβλήματα φυσικής που πρέπει να αντιμετωπιστούν, προτού φθάσουμε στο τέρμα του δρόμου», πρόσθεσε όμως ότι «πρόκειται για μια από τις πιο υποσχόμενες ενεργειακές τεχνολογίες που θα μπορούσαν ποτέ να αναπτυχθούν».

Με τη σύντηξη μέσω λέιζερ, αναπτύσσεται και μια «ανταγωνιστική» μαγνητική τεχνολογία σύντηξης. Το πιο προχωρημένο εναλλακτικό έως τώρα διεθνές πρόγραμμα πυρηνικής σύντηξης είναι ο Διεθνής Πειραματικός Θερμοπυρηνικός Αντιδραστήρας (ITER), που ήδη κατασκευάζεται στο Κανταράς της νότιας Γαλλίας και, όπου, αντίθετα με το NIF στις ΗΠΑ, το πυρηνικό καύσιμο ακινητοποιείται στον αντιδραστήρα και θερμαίνεται με τη βοήθεια πολύ ισχυρών μαγνητικών πεδίων. Αρκετοί ειδικοί εκτιμούν ότι, κάποια στιγμή μετά το 2020, το ITER θα είναι το πρώτο στον κόσμο εργοστάσιο που -χάρη στη σύντηξη- θα παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από αυτήν που θα καταναλώνει.

skai.gr – phys.org



Κατηγορίες:ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Ετικέτες: ,

17 replies

  1. Δύο μικρά σχόλια, 1) αφού παράγονται νετρόνια, η διαδικασία δεν είναι καθαρή και χωρίς ραδιενεργά απόβλητα, και 2) το «μικροσκοπικό πλαστικό σφαιρίδιο» δεν μπορεί να περιέχει πλάσμα δευτερίου και τριτίου.

    Cheers.

    • Κατά την πυρηνική σύντηξη παράγονται μόνο ελαφρά ισότοπα άρα όχι ραδιενεργά. Τα νετρόνια που παράγονται τα χρησιμοποιούμε για τον βομβαρδισμό λιθίου προς παραγωγή τρίτιου που μας χρειάζεται για την σύντηξη. Άρα τρίτιο + δευτέριο = ήλιο + νετρόνιο, λίθιο + νετρόνιο = ήλιο + τρίτιο κ.ο.κ.

      • Δηλαδή λες ότι όλη η ροή των νετρονίων απορροφάται και δεν συμβαίνει καθόλου ενεργοποίηση στα μέρη του αντιδραστήρα ή οπουδήποτε αλλού;

        • Δεν νομίζω. Βασικά δεν το ξέρω. Θα το ψάξω… 🙂

        • Ναι όντως: «Το μόνο ραδιενεργό υλικό που εμφανίζεται στους αντιδραστήρες σύντηξης αποκτώντας μηδαμινή, σε σχέση με εκείνη των αποβλήτων των αντιδραστήρων σχάσης, ραδιενέργεια, είναι το τοίχωμα του αντιδραστήρα. Η χρήση ειδικών υλικών για την κατασκευή των τοιχωμάτων των αντιδραστήρων σύντηξης στο μέλλον, πιστεύεται ότι θα περιορίσει ακόμη περισσότερο τη ραδιενέργεια που αναπτύσσεται εκεί»

  2. Μπορεί κάποιος να μου πεί πως προκύπτει το πλεόνασμα ενέργειας από την πυρηνική σύντηξη ; Και πως δεν παρβιάζεται ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος;

    • Το «πλεόνασμα» προκύπτει όπως και στις χημικές αντιδράσεις, η διαφορά ανάμεσα στην εσωτερική ενέργεια σύνδεσης των προιόντων και την εσωτερική ενέργεια σύνδεσης των αντιδρώντων αποδίδεται ως κινητική ενέργεια, και άρα θερμική, των προιόντων.

    • Ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος τι σχέση έχει;

      • Το έλλειμα μάζας δηλαδή.Άκυρο ο δεύτερος νόμος,είχα στο μυαλό μου κάτι σχετικά με την πλήρη μετατροπή της προσφερόμενης ενέργειας.Και αφού λένε ότι η παραγόμενη ενέργεια θα είναι μεγαλύτερη από την προσφερόμεη,πως εξασφαλίζεται η διατήρηση της ενέργειας;

  3. Μα δεν υπάρχει πλεόνασμα ενέργειας. Όλη η ενέργεια είναι συσσωρευμένη στους πυρήνες του ατόμου του υδρογόνου (που είναι τεράστια). Μια χαρά ΔΕΝ παραβιάζεται ο 2ος νόμος της θερμοδυναμικής. Είναι σαν να λες ότι ένα χαρτί δεν μπορεί να καίγεται χωρίς εξωτερική βοήθεια. Το χαρτί καίγεται και εκλύεται ενέργεια στο περιβάλλον, αλλά ένα μέρος της ενέργειας συντηρεί την κάψη. Δεν υπάρχει πουθενά περίσσια ενέργεια. Όλη η ενέργεια υπάρχει στα μόρια οξυγόνου και στις χημικές οντότητες που υπάρχουν στο χαρτί. Βάλε όπου «αρχική φλόγα» -> «λέιζερ», «χημικές αντιδράσεις χημικών στοιχείων χαρτιού με οξυγόνο» -> «πυρηνικές αντιδράσεις». Αρχικά τα λέιζερ «πυροδοτούν» την πυρηνική σύζευξη, απελευθερώνεται τεράστια ενέργεια και ένα μέρος της το χρησιμοποιούμε για να συντηρήσουμε την σύζευξη μέσω των λέιζερ (τουλάχιστον αυτό προσπαθούμε να κάνουμε).

    • Το άρθρο μάλλον δεν είναι ορθά γραμμένο γιατί λέει αυτολεξή : » H Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF) στο Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ, που ανήκει στο υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, για πρώτη φορά, όπως ανακοίνωσε, κατάφερε να απελευθερώσει (να παράγει) περισσότερη ενέργεια κατά τη σύντηξη του πυρηνικού καυσίμου, από όση χρησιμοποιήθηκε για να πυροδοτηθεί η πυρηνική αντίδραση.» Έτσι όπως το αναφέρει,δεν διατηρείται η ενέργεια.

      • Αυτό είναι μάλλον το πιο καθαρό σημείο. Λέει ότι πήραν (απελευθέρωσαν) από το καύσιμο περισσότερη ενέργεια από όση του έδωσαν με τα LASER προκειμένου να ξεκινήσουν τις αντιδράσεις σύντηξης.

        • Δεν είναι,γιατί είναι σαν να λέει ότι η προσφερόμενη (αυτή που παρέχουν τα laser) είναι ίση με αυτή που απελευθερώνετε,άρα η ενέργεια δεν διατηρείται.Δεν είναι ίδια τα ποσά.Η ενέργεια διατηρείται κατά τη μετατροπή (τα άτομα πρίν και μετά τη σύντηξη).

          • Συγνώμη, αλλά δεν καταλαβαίνω τι θέλεις να πεις.

            Αυτό που έγινε ήταν:

            (καύσιμο, δηλαδή σωματίδια και ενέργεια σύνδεσης) + (ενέργεια LASER) = =(σύντηξη)= => (προιόντα, δηλαδή καινούριος συνδυασμός σωματιδίων και νέα ενέργεια σύνδεσης) + (κινητική ενέργεια των προιόντων, άρα θερμότητα)

            και αυτό που λέει είναι ότι, «κατάφερε να απελευθερώσει (να παράγει) περισσότερη ενέργεια κατά τη σύντηξη του πυρηνικού καυσίμου, από όση χρησιμοποιήθηκε για να πυροδοτηθεί η πυρηνική αντίδραση»

            δηλαδή, (κινητική ενέργεια των προιόντων, άρα θερμότητα) > (ενέργεια LASER), που δεν έχει κανένα πρόβλημα με την διατήρηση της ενέργειας.

          • @TESLA: Πάρε για παράδειγμα τη πυρηνική σχάση και θα κατανοήσεις και την σύντηξη. Δίνοντας κινητική ενέργεια σε ένα νετρόνιο βομβαρδίζουμε έναν πυρήνα βαριού ατόμου. Η μεταστοιχείωση (σχάση) που προκαλείται απελευθερωνει τεράστια ποσά ενέργειας. Από αυτή την τεράστια ενέργεια χρησιμοποιούμε ένα απειροελεχιστο μέρος της για να δώσουμε κινητική ενέργεια σε ένα άλλο νετρόνιο που με τη σειρά του βομβαρδίζει τον επόμενο πυρήνα ατόμου (αλυσιδωτή αντίδραση). Εδώ βλέπουμε ξεκάθαρα ότι η παραγόμενη ενέργεια είναι απίστευτα μεγαλυτερη από την αρχικη που δωσαμε και ετσι συντηρούνται οι πυρηνικές αντιδράσεις. Όλη αυτη η τεράστια ενεργεια είναι «αποθηκευμένη» στους πυρηνες του ατομου, την οποία καταφέραμε να την απελευθερωσουμε με πολύ μικρότερη

            Παρόμοιο πράγμα θέλουμε να κάνουμε και με την πυρηνική σύντηξη. Θέλουμε η αρχική ενέργεια που δίνουμε με τα λέιζερ (βλέπε νετρονιο) να ειναι μικρότερη από την παραγόμενη, αλλιώς δεν έχει κανένα νόημα.

            Δηλαδή, «ενεργεια λειζερ»+ «ενεργεια πυρηνα Η» = «ενεργεια σύντηξης» + «He». Αυτη η ισότητα διατηρείται ΠΑΝΤΑ (αρχη διατήρησης της ενέργειας). Τώρα αν «ενέργεια σύντηξης» > «ενέργεια λέιζερ» (όπου πάλι ισχύει η διατήρηση της ενέργειας) ειμαστε οκ και συμφέρει να το αξιοποιησουμε για παραγωγή προς όφελός μας. Σε οποιαδήποτε αλληππερίπτωση δεν συμφέρει

            • Δηλαδή η ενέργεια σύνδεσης είναι αυτή που αντιστοιχεί στο έλλειμα μάζας και αυτή με τη σειρά της στο πλεόνασμα της ενέργειας.Θα το ξανά κοιτάξω.

  4. Όμως ακόμα δεν επιτεύχθηκε ο στόχος της «ανάφλεξης», δηλαδή να παραχθεί περισσότερη ενέργεια από όση χρησιμοποιεί όλο το πείραμα (όχι απλώς το πυρηνικό καύσιμο)

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: