Σημαντική πρόοδος σημειώθηκε στο Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης Σύντηξης (NIFS), όπου ερευνητές κατάφεραν να δαμάσουν μια από τις πιο ατίθασες δυνάμεις της φύσης: το υπέρθερμο πλάσμα που σχηματίζεται σε έναν αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης.
Το όνειρο της «άπλετης ενέργειας»
Η πυρηνική σύντηξη, η διαδικασία που πραγματοποιείται στον Ήλιο και τα άλλα αστέρια, υπόσχεται να επιλύσει το διεθνές ενεργειακό πρόβλημα, προσφέροντας απεριόριστη ενέργεια χωρίς εκπομπές CO2 και επικίνδυνα απόβλητα. Παρ’ όλα αυτά, η επίτευξή της στη Γη συνεπάγεται τη θέρμανση αερίου σε θερμοκρασίες άνω των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, ώστε να μετατραπεί σε πλάσμα.
Όμως το πλάσμα είναι εξαιρετικά ασταθές. Μοιάζει με ένα καυτό ζελέ που προσπαθείς να συγκρατήσεις με λάστιχα, καθώς έχει την τάση να «δραπετεύει» από τα μαγνητικά πεδία που το περιορίζουν, γεγονός που οδηγεί σε απώλεια θερμότητας και κατά συνέπεια σβήσιμο της αντίδρασης.
Η ανακάλυψη στο Large Helical Device (LHD)
Η ώθηση για αυτή τη νέα ανακάλυψη προήλθε από το Large Helical Device (LHD), έναν από τους μεγαλύτερους και πιο τεχνολογικά προηγμένους υπεραγώγιμους αντιδραστήρες παγκοσμίως, που βρίσκεται στην επαρχία Gifu. Οι επιστήμονες του NIFS εντόπισαν και ερμήνευσαν τον μηχανισμό πίσω από τις «διαρροές θερμότητας» του πλάσματος.
Ειδικότερα, η έρευνα επικεντρώθηκε στην τυρβώδη ροή του πλάσματος. Μέχρι σήμερα, η ταχύτητα με την οποία το πλάσμα χάνει τη θερμότητά του ήταν ένα ανεξήγητο φαινόμενο, καθώς τα θεωρητικά μοντέλα αποτυγχάνουν να εξηγήσουν πλήρως τις πραγματικές απώλειες. Οι ερευνητές του LHD, εκμεταλλευόμενοι την μοναδική ελικοειδή διάταξη των υπεραγώγιμων μαγνητών, παρατήρησαν φαινόμενα που εξηγούν πώς η θερμότητα «δραπετεύει» από τον πυρήνα του αντιδραστήρα.
Το πιο σημαντικό είναι ότι δεν περιορίστηκαν στις παρατηρήσεις. Τα ευρήματα τους υποδεικνύουν έναν τρόπο για τη σταθεροποίηση αυτής της ροής, δημιουργώντας ένα «φράγμα» που εγκλωβίζει τη θερμότητα στο κέντρο του αντιδραστήρα. Αυτό είναι το κλειδί για τη διατήρηση της σύντηξης σε βάθος χρόνου, καθιστώντας την αποδοτική και βιώσιμη.
Γιατί το LHD είναι μοναδικό
Σε αντίθεση με τους πιο γνωστούς τύπους αντιδραστήρων Tokamak, οι οποίοι έχουν σχήμα ντόνατ, το LHD αξιοποιεί μια πολύπλοκη, ελικοειδή γεωμετρία μαγνητικών πεδίων. Αν και η κατασκευή αυτού του σχεδίου είναι πιο απαιτητική, προσφέρει πλεονέκτημα διαρκούς λειτουργίας χωρίς την ανάγκη διαρκών ρευμάτων πλάσματος που συχνά οδηγούν σε αστάθειες.
Η πιο πρόσφατη ανακάλυψη επιβεβαιώνει ότι το LHD δεν είναι απλώς ένα πείραμα φυσικής, αλλά ένα αναγκαίο εργαλείο για την κατανόηση της συμπεριφοράς του πλάσματος υπό ακραίες συνθήκες. Οι γνώσεις που αποκτώνται από αυτή την έρευνα αναμένονται ότι θα εφαρμοστούν και σε μελλοντικούς ελικοειδείς αντιδραστήρες, καθώς και στο διεθνές πρόγραμμα ITER, το μεγαλύτερο πείραμα πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο, το οποίο κατασκευάζεται στη Γαλλία.
Ποιες είναι οι προοπτικές για το μέλλον;
Η επιτυχία της ιαπωνικής επιστημονικής ομάδας ανέδειξε μια ηχηρή αλήθεια: το όνειρο της εμπορικής πυρηνικής σύντηξης δεν είναι πλέον ένα αόριστο όραμα του μέλλοντος. Κατανοώντας τους μηχανισμούς απώλειας θερμότητας, οι επιστήμονες είναι πλέον σε θέση να σχεδιάσουν αντιδραστήρες που θα είναι πιο συμπαγείς, οικονομικοί και αποδοτικοί.
Αν και απέχουμε ακόμη μερικά χρόνια από τον πρώτο αντιδραστήρα σύντηξης που θα τροφοδοτήσει το ηλεκτρικό δίκτυο, η ανακάλυψη από το LHD αποτελεί έναν καθοριστικό παράγοντα. Όπως αναφέρουν πολλές φωνές της επιστημονικής κοινότητας, «αν θέλουμε να φέρουμε τα αστέρια στη Γη, πρέπει πρώτα να μάθουμε πώς να μην καούμε από αυτά».
