Ο ΙΤΕR θα είναι ο πρώτος σταθερός αντιδραστήρας που θα παράγει ενέργεια από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, αντί της πυρηνικής σχάσης και στο εσωτερικό του θα δημιουργηθούν συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον Ήλιο
Πράσινο ρεύμα από τεχνητό ήλιο
Αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης κατασκευάζουν στη Νότια Γαλλία
Επιμέλεια: , Στέφανος Κρίκκης skrik@dolnet.gr , Εύη Ελευθεριάδου elefthe@dolnet.gr
Έναν δεύτερο... ήλιο προσπαθούν να δημιουργήσουν επιστήμονες στη Νότια Γαλλία με απώτερο σκοπό να παράγουν απεριόριστη και καθαρή ηλεκτρική ενέργεια. Θα κατασκευάσουν έναν αντιδραστήρα για να κάνουν επιτέλους πραγματικότητα το άπιαστο όνειρο της πυρηνικής σύντηξης. Μέσα στον αντιδραστήρα θα δημιουργηθούν συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον Ήλιο, όπου ο υδράργυρος δείχνει εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου και ισότοπα υδρογόνου συντήκονται εκλύοντας τεράστιες ποσότητες υδρογόνου. Μοιάζει με μια τεράστια μυρμηγκοφωλιά. Εκατοντάδες επιστήμονες από πολλές χώρες επιβλέπουν τη συναρμολόγηση χιλιάδων τόνων ατσαλιού και τσιμέντου που θα χρησιμεύσουν για να κατασκευαστεί ένα θεόρατο μηχάνημα. Στη Νότια Γαλλία, κοντά στην Κυανή Ακτή, ο αντιδραστήρας που θα κατασκευάσουν θα προσπαθήσει να δημιουργήσει έναν... ήλιο. Μάλιστα, θα αποτελείται από ένα σωρό παράξενα υλικά όπως το βηρύλλιο, το νιόβιο, το τιτάνιο, το βολφράμιο αλλά και μία γενναία δόση κατεψυγμένου υγρού αζώτου και ηλίου. Το μείγμα όλων αυτών των υλικών, σύμφωνα με την επιστημονική επιθεώρηση «Νew Scientist», θα μετουσιωθεί σε λίγα χρόνια στον περίφημο ΙΤΕR, δηλαδή τον Διεθνή Πειραματικό Θερμοπυρηνικό Αντιδραστήρα που αποτελεί το επόμενο μεγάλο στοίχημα στην πολύχρονη έρευνα για την πραγματοποίηση της πυρηνικής σύντηξης. Όταν ολοκληρωθεί ο αντιδραστήρας θα συντήξει δύο ισότοπα υδρογόνου ώστε να απελευθερωθούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτό θεωρητικά θα σημάνει αφθονία καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς να απαιτείται η παραμικρή εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα για την παραγωγή της. Επίσης δεν θα υπάρχουν επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα, όπως συμβαίνει σήμερα με τη σχάση που πραγματοποιούν οι πυρηνικοί αντιδραστήρες. Πολλές δυσκολίες. Το όνειρο της πυρηνικής σύντηξης παραμένει άπιαστο εδώ και πολλές δεκαετίες. Μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει πραγματικότητα. Παρά το γεγονός ότι το σκεπτικό για να επιτευχθεί αυτή η διαδικασία είναι σχετικά απλό, οι πρακτικές δυσκολίες που προκύπτουν είναι μέχρι στιγμής ανυπέρβλητες. Αυτό συμβαίνει επειδή οι πυρήνες των σωματιδίων «αρνούνται» να συμμετάσχουν σε μια τέτοια διαδικασία. Καθένας τους μεταφέρει ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο το οποίο τους αναγκάζει να απομακρύνονται ο ένας από τον άλλον. Είναι σχεδόν αδύνατο να τους αναγκάσει κάποιος να ενωθούν μεταξύ τους παρά μόνο αν βρεθούν σε ένα περιβάλλον όπου επικρατούν ασύλληπτα υψηλές θερμοκρασίες. Τότε μόνο ξεπερνούν οι πυρήνες την αμοιβαία «απροθυμία» τους, συγκρούονται μεταξύ τους και γίνεται η σύντηξη. Αυτό συμβαίνει στον ήλιο όπου η σύντηξη παράγεται από πυρήνες υδρογόνου, με τη διαφορά ότι η θερμοκρασία ξεπερνά τους 10 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Και επίσης υπάρχει μεγάλη βαρύτητα. Από την ΕΣΣΔ. Ο ΙΤΕR θα κατασκευαστεί με βάση το πρότυπο Τόκαμακ (δηλαδή έναν δακτυλιοειδή αντιδραστήρα) που κατασκευάστηκε από τη Σοβιετική Ένωση τη δεκαετία του 1960 και τελειοποιήθηκε τις δεκαετίες που ακολούθησαν από διεθνείς επιστημονικές ομάδες. Ο ΙΤΕR θα είναι ο πρώτος σταθερός αντιδραστήρας που θα παράγει ενέργεια από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, αντί της πυρηνικής σχάσης. Στο εσωτερικό του αντιδραστήρα θα δημιουργηθούν συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον ήλιο. Υπέρθερμο υδρογόνο θα μετατρέπεται σε βαρύτερα στοιχεία με ταυτόχρονη εκπομπή ενέργειας. Στις αντιδράσεις σύντηξης, ως καύσιμο χρησιμοποιούνται ισότοπα υδρογόνου, αντί για ραδιενεργά σχάσιμα υλικά όπως το ουράνιο. Στο εσωτερικό του ΙΤΕR, το αέριο θα μετατρέπεται σε πλάσμα θερμοκρασίας 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Στη θερμοκρασία αυτή τα άτομα υδρογόνου συντήκονται σε άτομα ηλίου και ταυτόχρονα απελευθερώνονται μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Ο ΙΤΕR θα είναι ο πρώτος αντιδραστήρας που θα μπορεί να διατηρήσει αντιδράσεις σύντηξης για περισσότερο από μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου. Οι σχεδιαστές του ελπίζουν ότι θα παράγει 500 Μegawatt ενέργειας σε παλμούς των 400 δευτερολέπτων. Το πρόγραμμα ΙΤΕR αναμένεται να διαρκέσει τουλάχιστον 15 χρόνια και οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τελικά θα οδηγήσει στη δημιουργία εμπορικών αντιδραστήρων σύντηξης που θα χρησιμοποιούν ως καύσιμο το υδρογόνο, αντί για ουράνιο.
ΣΤΙΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ σύντηξης, ως καύσιμο χρησιμοποιούνται ισότοπα υδρογόνου αντί για ραδιενεργά σχάσιμα υλικά όπως το ουράνιο Θα παράγει 100 Μεγαβατώρες με ένα γραμμάριο καυσίμου Η θερμοπυρηνική σύντηξη είναι η θεμελιώδης πηγή ενέργειας του κόσμου. Είναι η διαδικασία που δίνει ενέργεια στον Ήλιο και τα αστέρια. Σε μια αντίδραση θερμοπυρηνικής σύντηξης, η ενέργεια απελευθερώνεται όταν συγχωνεύονται οι πυρήνες δύο ελαφρών ατόμων (όπως το υδρογόνο) για να σχηματίσουν ένα βαρύτερο. Αυτή η πηγή ενέργειας θεωρείται ότι προσφέρει την προοπτική μιας μακροπρόθεσμης, ασφαλούς, φιλικής προς το περιβάλλον επιλογής ώστε να ικανοποιηθούν οι ενεργειακές ανάγκες ενός αυξανόμενου παγκόσμιου πληθυσμού. Τα καύσιμα. Η θερμοπυρηνική σύντηξη είναι μια ιδιαίτερα ελκυστική ενεργειακή λύση δεδομένου ότι χρησιμοποιεί καύσιμα που είναι άφθονα ή μπορούν να παρασκευαστούν εύκολα. Τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται στη σύντηξη είναι ισότοπα του ελαφρού στοιχείου υδρογόνου. Με τη συγχώνευση των ισοτόπων αυτών σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες είναι δυνατόν να παραχθούν μεγάλα ποσά ενέργειας. Η σύντηξη. Στα περισσότερα άτομα υδρογόνου ο πυρήνας περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο. Στο δευτέριο ο πυρήνας περιέχει ένα επιπλέον νετρόνιο, ενώ στο τρίτιο υπάρχουν δύο νετρόνια μαζί με ένα πρωτόνιο. Η πυρηνική σύντηξη ενός πυρήνα δευτερίου με έναν πυρήνα τριτίου παράγει έναν πυρήνα του στοιχείου ηλίου (γνωστού και ως σωματίου άλφα), ένα νετρόνιο και ενέργεια. Ένα γραμμάριο καυσίμου θερμοπυρηνικής σύντηξης θα μπορούσε να παράγει 100.000 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή έχει τη θερμογόνο δύναμη οκτώ τόνων άνθρακα. ΚΕ: Σάββατο 12 Δεκεμβρίου 2009
Πράσινο ρεύμα από τεχνητό ήλιο
Αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης κατασκευάζουν στη Νότια Γαλλία
Επιμέλεια: , Στέφανος Κρίκκης skrik@dolnet.gr , Εύη Ελευθεριάδου elefthe@dolnet.gr
Έναν δεύτερο... ήλιο προσπαθούν να δημιουργήσουν επιστήμονες στη Νότια Γαλλία με απώτερο σκοπό να παράγουν απεριόριστη και καθαρή ηλεκτρική ενέργεια. Θα κατασκευάσουν έναν αντιδραστήρα για να κάνουν επιτέλους πραγματικότητα το άπιαστο όνειρο της πυρηνικής σύντηξης. Μέσα στον αντιδραστήρα θα δημιουργηθούν συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον Ήλιο, όπου ο υδράργυρος δείχνει εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου και ισότοπα υδρογόνου συντήκονται εκλύοντας τεράστιες ποσότητες υδρογόνου. Μοιάζει με μια τεράστια μυρμηγκοφωλιά. Εκατοντάδες επιστήμονες από πολλές χώρες επιβλέπουν τη συναρμολόγηση χιλιάδων τόνων ατσαλιού και τσιμέντου που θα χρησιμεύσουν για να κατασκευαστεί ένα θεόρατο μηχάνημα. Στη Νότια Γαλλία, κοντά στην Κυανή Ακτή, ο αντιδραστήρας που θα κατασκευάσουν θα προσπαθήσει να δημιουργήσει έναν... ήλιο. Μάλιστα, θα αποτελείται από ένα σωρό παράξενα υλικά όπως το βηρύλλιο, το νιόβιο, το τιτάνιο, το βολφράμιο αλλά και μία γενναία δόση κατεψυγμένου υγρού αζώτου και ηλίου. Το μείγμα όλων αυτών των υλικών, σύμφωνα με την επιστημονική επιθεώρηση «Νew Scientist», θα μετουσιωθεί σε λίγα χρόνια στον περίφημο ΙΤΕR, δηλαδή τον Διεθνή Πειραματικό Θερμοπυρηνικό Αντιδραστήρα που αποτελεί το επόμενο μεγάλο στοίχημα στην πολύχρονη έρευνα για την πραγματοποίηση της πυρηνικής σύντηξης. Όταν ολοκληρωθεί ο αντιδραστήρας θα συντήξει δύο ισότοπα υδρογόνου ώστε να απελευθερωθούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτό θεωρητικά θα σημάνει αφθονία καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς να απαιτείται η παραμικρή εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα για την παραγωγή της. Επίσης δεν θα υπάρχουν επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα, όπως συμβαίνει σήμερα με τη σχάση που πραγματοποιούν οι πυρηνικοί αντιδραστήρες. Πολλές δυσκολίες. Το όνειρο της πυρηνικής σύντηξης παραμένει άπιαστο εδώ και πολλές δεκαετίες. Μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει πραγματικότητα. Παρά το γεγονός ότι το σκεπτικό για να επιτευχθεί αυτή η διαδικασία είναι σχετικά απλό, οι πρακτικές δυσκολίες που προκύπτουν είναι μέχρι στιγμής ανυπέρβλητες. Αυτό συμβαίνει επειδή οι πυρήνες των σωματιδίων «αρνούνται» να συμμετάσχουν σε μια τέτοια διαδικασία. Καθένας τους μεταφέρει ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο το οποίο τους αναγκάζει να απομακρύνονται ο ένας από τον άλλον. Είναι σχεδόν αδύνατο να τους αναγκάσει κάποιος να ενωθούν μεταξύ τους παρά μόνο αν βρεθούν σε ένα περιβάλλον όπου επικρατούν ασύλληπτα υψηλές θερμοκρασίες. Τότε μόνο ξεπερνούν οι πυρήνες την αμοιβαία «απροθυμία» τους, συγκρούονται μεταξύ τους και γίνεται η σύντηξη. Αυτό συμβαίνει στον ήλιο όπου η σύντηξη παράγεται από πυρήνες υδρογόνου, με τη διαφορά ότι η θερμοκρασία ξεπερνά τους 10 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Και επίσης υπάρχει μεγάλη βαρύτητα. Από την ΕΣΣΔ. Ο ΙΤΕR θα κατασκευαστεί με βάση το πρότυπο Τόκαμακ (δηλαδή έναν δακτυλιοειδή αντιδραστήρα) που κατασκευάστηκε από τη Σοβιετική Ένωση τη δεκαετία του 1960 και τελειοποιήθηκε τις δεκαετίες που ακολούθησαν από διεθνείς επιστημονικές ομάδες. Ο ΙΤΕR θα είναι ο πρώτος σταθερός αντιδραστήρας που θα παράγει ενέργεια από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης, αντί της πυρηνικής σχάσης. Στο εσωτερικό του αντιδραστήρα θα δημιουργηθούν συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον ήλιο. Υπέρθερμο υδρογόνο θα μετατρέπεται σε βαρύτερα στοιχεία με ταυτόχρονη εκπομπή ενέργειας. Στις αντιδράσεις σύντηξης, ως καύσιμο χρησιμοποιούνται ισότοπα υδρογόνου, αντί για ραδιενεργά σχάσιμα υλικά όπως το ουράνιο. Στο εσωτερικό του ΙΤΕR, το αέριο θα μετατρέπεται σε πλάσμα θερμοκρασίας 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Στη θερμοκρασία αυτή τα άτομα υδρογόνου συντήκονται σε άτομα ηλίου και ταυτόχρονα απελευθερώνονται μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Ο ΙΤΕR θα είναι ο πρώτος αντιδραστήρας που θα μπορεί να διατηρήσει αντιδράσεις σύντηξης για περισσότερο από μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου. Οι σχεδιαστές του ελπίζουν ότι θα παράγει 500 Μegawatt ενέργειας σε παλμούς των 400 δευτερολέπτων. Το πρόγραμμα ΙΤΕR αναμένεται να διαρκέσει τουλάχιστον 15 χρόνια και οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τελικά θα οδηγήσει στη δημιουργία εμπορικών αντιδραστήρων σύντηξης που θα χρησιμοποιούν ως καύσιμο το υδρογόνο, αντί για ουράνιο.
ΣΤΙΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ σύντηξης, ως καύσιμο χρησιμοποιούνται ισότοπα υδρογόνου αντί για ραδιενεργά σχάσιμα υλικά όπως το ουράνιο Θα παράγει 100 Μεγαβατώρες με ένα γραμμάριο καυσίμου Η θερμοπυρηνική σύντηξη είναι η θεμελιώδης πηγή ενέργειας του κόσμου. Είναι η διαδικασία που δίνει ενέργεια στον Ήλιο και τα αστέρια. Σε μια αντίδραση θερμοπυρηνικής σύντηξης, η ενέργεια απελευθερώνεται όταν συγχωνεύονται οι πυρήνες δύο ελαφρών ατόμων (όπως το υδρογόνο) για να σχηματίσουν ένα βαρύτερο. Αυτή η πηγή ενέργειας θεωρείται ότι προσφέρει την προοπτική μιας μακροπρόθεσμης, ασφαλούς, φιλικής προς το περιβάλλον επιλογής ώστε να ικανοποιηθούν οι ενεργειακές ανάγκες ενός αυξανόμενου παγκόσμιου πληθυσμού. Τα καύσιμα. Η θερμοπυρηνική σύντηξη είναι μια ιδιαίτερα ελκυστική ενεργειακή λύση δεδομένου ότι χρησιμοποιεί καύσιμα που είναι άφθονα ή μπορούν να παρασκευαστούν εύκολα. Τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται στη σύντηξη είναι ισότοπα του ελαφρού στοιχείου υδρογόνου. Με τη συγχώνευση των ισοτόπων αυτών σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες είναι δυνατόν να παραχθούν μεγάλα ποσά ενέργειας. Η σύντηξη. Στα περισσότερα άτομα υδρογόνου ο πυρήνας περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο. Στο δευτέριο ο πυρήνας περιέχει ένα επιπλέον νετρόνιο, ενώ στο τρίτιο υπάρχουν δύο νετρόνια μαζί με ένα πρωτόνιο. Η πυρηνική σύντηξη ενός πυρήνα δευτερίου με έναν πυρήνα τριτίου παράγει έναν πυρήνα του στοιχείου ηλίου (γνωστού και ως σωματίου άλφα), ένα νετρόνιο και ενέργεια. Ένα γραμμάριο καυσίμου θερμοπυρηνικής σύντηξης θα μπορούσε να παράγει 100.000 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή έχει τη θερμογόνο δύναμη οκτώ τόνων άνθρακα. ΚΕ: Σάββατο 12 Δεκεμβρίου 2009
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου