Με 192 λέιζερ και θερμοκρασίες περισσότερο από τρεις φορές πιο θερμές από τον πυρήνα του ήλιου, οι επιστήμονες πέτυχαν – τουλάχιστον για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου – ένα σημαντικό ορόσημο στο μακρύ δρόμο προς τη σχεδόν απαλλαγμένη από ρύπους ενέργεια της σύντηξης.
Οι ερευνητές στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ κατάφεραν να πυροδοτήσουν μια αντίδραση σύντηξης που διατηρήθηκε για λίγο – ένα σημαντικό κατόρθωμα, επειδή η σύντηξη απαιτεί τόσο υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις που εύκολα «σβήνει».
Ο απώτερος στόχος, ο οποίος απέχει ακόμη χρόνια, είναι να παραχθεί ενέργεια με τον ίδιο τρόπο που ο ήλιος παράγει θερμότητα, με το να συμπιέζει άτομα υδρογόνου τόσο κοντά το ένα στο άλλο ώστε να ενώνονται σε ήλιο, το οποίο απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας.
Μια ομάδα περισσότερων από 100 επιστημόνων δημοσίευσε στην επιθεώρηση Nature τα αποτελέσματα τεσσάρων πειραμάτων που πέτυχαν αυτό που είναι γνωστό ως φλεγόμενο πλάσμα. Με αυτά τα αποτελέσματα, μαζί με προκαταρκτικά αποτελέσματα που ανακοινώθηκαν τον περασμένο Αύγουστο από πειράματα follow-up, οι επιστήμονες λένε ότι βρίσκονται στο κατώφλι μιας ακόμη μεγαλύτερης προόδου: της ανάφλεξης. Αυτό συμβαίνει όταν το καύσιμο μπορεί να συνεχίσει να «καίγεται» από μόνο του και να παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρειάζεται για να πυροδοτηθεί η αρχική αντίδραση.
«Είμαστε πολύ κοντά σε αυτό το επόμενο βήμα», τόνισε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Alex Zylstra, πειραματικός φυσικός στο Livermore.
Η πυρηνική σύντηξη συμπιέζει δύο τύπους υδρογόνου που βρίσκονται και στα μόρια του νερού. Όταν συγχωνεύονται, «μια μικρή ποσότητα (χιλιοστόγραμμα) καυσίμου παράγει τεράστια ποσά ενέργειας και είναι επίσης πολύ ‘καθαρή’, καθώς δεν παράγει ραδιενεργά απόβλητα», αναφέρει η Carolyn Kuranz, πειραματική φυσικός πλάσματος του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα.
«Πρόκειται ουσιαστικά για απεριόριστη, καθαρή ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί οπουδήποτε», είπε.
Ερευνητές σε όλο τον κόσμο εργάζονται πάνω στην τεχνολογία αυτή εδώ και δεκαετίες, δοκιμάζοντας διαφορετικές προσεγγίσεις. Τριάντα πέντε χώρες συνεργάζονται σε ένα έργο στη Νότια Γαλλία που ονομάζεται Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας και χρησιμοποιεί τεράστιους μαγνήτες για τον έλεγχο του υπέρθερμου πλάσματος. Αυτό αναμένεται να αρχίσει να λειτουργεί το 2026.
Παλαιότερα πειράματα στις Ηνωμένες Πολιτείες και το Ηνωμένο Βασίλειο πέτυχαν τη σύντηξη ατόμων, αλλά δεν πέτυχαν αυτο-θέρμανση, δήλωσε ο Steven Cowley, διευθυντής του Εργαστηρίου Φυσικής Πλάσματος του Princeton, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή τη μελέτη.
Αλλά μην ποντάρετε ακόμα στη σύντηξη.
«Το αποτέλεσμα είναι επιστημονικά πολύ συναρπαστικό για εμάς», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Omar Hurricane, επικεφαλής επιστήμονας του προγράμματος σύντηξης του Lawrence Livermore.
«Αλλά είμαστε πολύ μακριά από τη αξιοποιήσιμη ενέργεια».
Ίσως δεκαετίες, ανέφερε.
Χρειάστηκαν ήδη αρκετά χρόνια μέσα σε ένα εργαστήριο που μοιάζει σα σκηνικό βγαλμένο από το Star Trek – σε μία από τις ταινίες μάλιστα χρησιμοποιήθηκε το εργαστήριο ως οπτικό υπόβαθρο για το μηχανοστάσιο του Enterprise – και πολλές αποτυχημένες προσπάθειες για να φτάσουμε σε αυτό το σημείο. Μια προσαρμογή που βοήθησε: Οι ερευνητές έκαναν την κυψέλη καυσίμου περίπου 10% μεγαλύτερη. Τώρα έχει φτάσει στο μέγεθος της σφαίρας ενός αεροβόλου όπλου.
Αυτή η κυψέλη μπαίνει μέσα σε ένα μικροσκοπικό χρυσό μεταλλικό δοχείο στο οποίο οι ερευνητές εστιάζουν 192 λέιζερ. Το θερμαίνουν στους περίπου 100 εκατομμύρια βαθμούς, δημιουργώντας περίπου 50% μεγαλύτερη πίεση στο εσωτερικό της κάψουλας από αυτή που υπάρχει στον πυρήνα του ήλιου. Τα πειράματα αυτά δημιούργησαν φλεγόμενα πλάσματα που διήρκεσαν μόλις ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, αλλά αυτό ήταν αρκετό για να θεωρηθεί επιτυχία, ανέφερε ο Zylstra.
Συνολικά, τα τέσσερα πειράματα της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο Nature – που διεξήχθησαν τον Νοέμβριο του 2020 και τον Φεβρουάριο του 2021 – παρήγαγαν έως και 0,17 megajoules ενέργειας, Αυτό είναι πολύ περισσότερο από τις προηγούμενες προσπάθειες, αλλά εξακολουθεί να είναι λιγότερο από το ένα δέκατο της ενέργειας που χρησιμοποιείται για την έναρξη της διαδικασίας, είπε ο Zylstra.
Προκαταρκτικά αποτελέσματα από πειράματα που έγιναν αργότερα το 2021, τα οποία εξακολουθούν να εξετάζονται από άλλους επιστήμονες, ανέβασαν την παραγωγή ενέργειας στα 1,3 megajoules και διήρκεσαν 100 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, σύμφωνα με δελτίο τύπου. Αλλά ακόμη και αυτό είναι μικρότερο από τα 1,9 megajoules που απαιτούνται για να επιτευχθεί το ισοζύγιο.
«Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τη σύντηξη είναι ότι είναι δύσκολη», δήλωσε ο Cowley του Princeton. «Διαφορετικά, θα μπορούσε να είναι ο τέλειος τρόπος παραγωγής ενέργειας – βιώσιμη, άφθονη, ασφαλής και με ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις».
Πηγή: PBS NewsHour
About The Author
