Το σημαντικότερο επιστημονικό πείραμα στο κόσμο – «Σύντηξη» ΗΠΑ, Κίνας, Ρωσίας και ΕΕ για την παραγωγή απεριόριστης ενέργειας

τις αρχές του Δεκέμβρη, η ΕΕ σε συνεργασία με την Ιαπωνία εγκαινίασαν επίσημα στη Νάκα, περίπου 140 χιλιόμετρα βόρεια του Τόκιο, τον μεγαλύτερο αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο.

Η σύντηξη δύο ατομικών πυρήνων αντί της διάσπασης του ενός (σχάση) μπορεί να προσφέρει τρομακτικές ποσότητες ενέργειας και μάλιστα καθαρής, χωρίς εκπομπές ρίπων και ραδιενεργά απόβλητα. Πρόκειται για το «Άγιο Δισκοπότηρο» της ενέργειας, μια τεχνολογία που θα μπορούσε να αλλάξει το μέλλον της ανθρωπότητας.

Όμως ο αντιδραστήρας στη Νάκα δεν είναι παρά ένας πρόδρομος για τον ακόμη μεγαλύτερο αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης, τον Διεθνή Θερμοπυρηνικό Πειραματικό Αντιδραστήρα (ITER), ο οποίος κατασκευάζεται στη Γαλλία. Μερικά από τα σπουδαιότερα μυαλά του πλανήτη έχουν συγκεντρωθεί στην καρδιά της Προβηγκίας για το μεγαλύτερο και πιο φιλόδοξο επιστημονικό πείραμα στον κόσμο. Μια προσπάθεια να παραχθεί ενέργεια με τον ίδιο τρόπο που το κάνει ο Ήλιος, το άστρο του πλανητικού μας συστήματος.

«Κατασκευάζουμε αναμφισβήτητα το πιο σύνθετο μηχάνημα που έχει σχεδιαστεί ποτέ»,  εκμυστηρεύεται ο επικεφαλής επικοινωνίας του ITER Λάμπαν Κόμπλεντζ στο Euronews. «Το ζητούμενο είναι να δείξουμε τη σκοπιμότητα της αξιοποίησης σε βιομηχανική κλίμακα της πυρηνικής σύντηξης». Η ανακάλυψη της σύντηξης, για την ακρίβεια ο έλεγχος της και το ωφέλιμο κόστος παραγωγής της, είναι ένα ορόσημο για την ανθρωπότητα, τονίζουν οι επιστήμονες.

Η Κλίμακα Καρντάσεφ – Ο πολιτισμός ορίζεται από την ενέργεια

Κατά την «Κλίμακα Καρντάσεφ», που κατατάσσει έναν πολιτισμό σύμφωνα με την ενέργεια που είναι σε θέση να καταναλώνει και να χειραγωγεί, θα μπορούσε να σηματοδοτήσει τη μετάβαση από τον πολιτισμό «τύπου μηδέν» και «τύπου Α» στον κρίσιμο πολιτισμό «τύπου Β».

Στην κλίμακα «μηδέν» εντάσσονται οι πολιτισμοί που στηρίζονται σε ενέργεια που έχει αποθηκευτεί από νεκρές πλέον μορφές ζωής σε πηγές στον πλανήτη όπως το κάρβουνο, το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο. Ο πολιτισμός Τύπου Α είναι αυτός που καταφέρνει να δαμάσει και να καταναλώνει την ενέργεια που του προσφέρει ο ίδιος ο πλανήτης του, τον οποίο και ελέγχει πλήρως. Περιβάλλον, θερμοκρασία και κλίμα «τιθασεύονται» για την παραγωγή ενέργειας. Ο πολιτισμός Τύπου Β είναι αυτός που μπορεί και ελέγχει την ενέργεια του άστρου του κάτι που θεωρητικά του δίνει τη δυνατότητα να αποικίσει το αστρικό του σύστημα.

Με βάση την «Κλίμακα Καρντάσεφ» ο ανθρώπινος πολιτισμός βρίσκεται μεταξύ «τύπου μηδέν» και «τύπου Α». Η χειραγώγηση της πυρηνικής σύντηξης θα μπορούσε να «ξεκλειδώσει» τον δρόμο στην ανθρωπότητα για μια πορεία προς έναν πολιτισμό «τύπου Β».

Το όραμα της σύντηξης ενώνει παγκόσμιους εχθρούς

Ο Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας (ITER), τύπου tokamak, στη Γαλλία, όταν ολοκληρωθεί, θα είναι ο μεγαλύτερος στον πλανήτη και θα αντέχει σε θερμοκρασίες έως και 150 εκατ. βαθμούς κελσίου.

Η συμφωνία για το έργο υπεγράφη επίσημα το 2006 από τις Γαλλία, ΗΠΑ, την ΕΕ, τη Ρωσία, την Κίνα, την Ινδία και τη Νότια Κορέα στο Μέγαρο των Ηλυσίων στο Παρίσι. Σήμερα στην προσπάθεια κατασκευής του συνεργάζονται περισσότερες από 30 χώρες.

Το έργο είναι τόσο σημαντικό που έχει μείνει ανεπηρέαστο από τις γεωπολιτικές εντάσεις. «Μέσα στα χρόνια οι χώρες δεν παραμένουν ευθυγραμμισμένες. Δείτε τις σημαίες, η Κίνα βρίσκεται δίπλα στην Ευρώπη και η Ρωσία δίπλα στις ΗΠΑ», επισημαίνει ο Λάμπαν Κόμπλεντζ. «Η δέσμευση αυτών των χωρών σε μια συνεργασία 40 χρόνων καταδεικνύει πως η έναρξη και η λειτουργία της πυρηνικής σύντηξης είναι ένα κοινό όραμα. Αυτό είναι που ενώνει όλες τις δυνάμεις. Και αυτός είναι ο λόγος που το έργο έχει επιβιώσει από τις τρέχουσες συγκυρίες και τις κυρώσεις που η Ευρώπη και άλλοι έχουν επιβάλλει στη Ρωσία λόγω του πολέμου στην Ουκρανία».

Πώς λειτουργεί η πυρηνική σύντηξη;

Κατά την πυρηνική σύντηξη δύο ελαφροί ατομικοί πυρήνες σχηματίζουν έναν ενιαίο βαρύτερο, απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Δύο είναι οι κύριες μέθοδοι σύντηξης που διερευνώνται.

«Την πρώτη μπορεί να την έχετε ακούσει από το National Ignition Facility στις ΗΠΑ», ανέφερε ο Λάμπαν Κόμπλεντζ στο euronews. «Παίρνεις ένα πολύ, πολύ μικρό κομμάτι, στο μέγεθος ενός κόκκου πιπεριού, δύο μορφών υδρογόνου: Το δευτέριο και το τρίτιο. Τα “βομβαρδίζεις” με λέιζερ, δημιουργώντας τις κατάλληλες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, και ξεκινάει η σύντηξη για μια έκρηξη ενέργειας. Μια μικρή ποσότητα ύλης μετατρέπεται σε τεράστια ενέργεια».

Το έργο του ITER επικεντρώνεται στη δεύτερη μέθοδο. «Σε αυτήν την περίπτωση, έχουμε έναν πολύ μεγάλο θάλαμο, 800 m³, και βάζουμε μια πολύ μικρή ποσότητα καυσίμου – 2 έως 3 g δευτερίου και τριτίου. Ανεβάζουμε τη θερμοκρασία στους 150 εκατομμύρια βαθμούς μέσω διαφόρων συστημάτων. Αυτή είναι η θερμοκρασία στην οποία η ταχύτητα αυτών των σωματιδίων είναι τόσο υψηλή που αντί να απωθούνται μεταξύ τους λόγω του θετικού τους φορτίου, οδηγούνται σε σύντηξη. Και όταν αυτό συμβεί εκπέμπουν σωματίδια άλφα και νετρόνια», εξηγεί ο Λάμπαν Κόμπλεντζ και συνεχίζει:

«Στους αντιδραστήρες τύπου tokamak, τα φορτισμένα σωματίδια περιορίζονται από ένα μαγνητικό πεδίο, εκτός από τα εξαιρετικά ενεργητικά νετρόνια που διαφεύγουν και χτυπούν στο τοίχωμα του θαλάμου, μεταφέρουν τη θερμότητά τους και έτσι θερμαίνουν το νερό που τρέχει πίσω από τον τοίχο για να αξιοποιηθεί η ενέργεια». «Ο ITER είναι ο διάδοχος μιας μακράς σειράς ερευνητικών συσκευών. Οι πρώτοι πειραματικοί αντιδραστήρες σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν στη Ρωσία, πίσω στις δεκαετίας του 1940 και του 1950», αναφέρει ο Ρίτσαρντ Πιτς, επικεφαλής του επιστημονικού τμήματος του ITER.

Σύμφωνα με τον Πιτς, οι πρώτοι αντιδραστήρες tokamak ήταν μικρές επιτραπέζιες συσκευές. «Στη συνέχεια, σταδιακά, γίνονται όλο και μεγαλύτεροι επειδή γνωρίζουμε – από τη δουλειά μας σε αυτές τις μικρότερες συσκευές – ότι για να πάρουμε καθαρή ισχύ σύντηξης από αυτές, πρέπει να τις κάνουμε τόσο μεγάλες όσο είναι ο ITER», τόνισε.

Πλεονεκτήματα της σύντηξης

Πυρηνικοί σταθμοί που εκμεταλλεύονται μια αντίδραση σχάσης υπάρχουν από τη δεκαετία του 1950. Πρόκειται για τη διαδικασία κατά την οποία ένα άτομο χωρίζεται σε έναν αντιδραστήρα, απελευθερώνοντας μια τεράστια ποσότητα ενέργειας.

Η σχάση έχει το σαφές πλεονέκτημα ότι είναι ήδη η καθιερωμένη δοκιμασμένη μέθοδος, με περισσότερους από 400 πυρηνικούς αντιδραστήρες να βρίσκονται σήμερα σε λειτουργία παγκοσμίως. Ωστόσο η καταστροφική κατάρρευση του αντιδραστήρα 4 στο Τσερνόμπιλ τον Απρίλιο του 1986 είναι μια ισχυρή υπενθύμιση για τους κινδύνους αυτής της τεχνολογίας Επιπλέον, ένα σημαντικό πρόβλημα της παραγωγής ενέργειας από τη σχέση είναι η ασφαλής διαχείριση τεράστιων ποσοτήτων ραδιενεργών αποβλήτων, τα οποία συνήθως θάβονται βαθιά σε χώρους αποθήκευσης.

Αντίθετα, ο ITER μπορεί να παράγει ενέργεια από πολύ μικρότερη ποσότητα πρώτης ύλης, μόλις μερικά γραμμάρια υδρογόνου και «στο ζήτημα της ασφάλειας δεν υπάρχει καν σύγκριση», τονίζει ο Λάμπαν Κόμπλεντζ.

«Χρειάζονται μόλις 2 έως 3 γραμμάρια υλικού. Επιπλέον, το υλικό που βγαίνει από μια σύντηξη είναι μη ραδιενεργό ήλιο και νετρόνιο και όλα αξιοποιούνται. Δεν υπάρχει κανένα υπόλοιπο, ας το πούμε έτσι», πρόσθεσε. Όπως υπογραμμίζει «η πρόκληση με τη σύντηξη είναι ότι αυτοί οι πυρηνικοί αντιδραστήρες παραμένουν εξαιρετικά δύσκολο να κατασκευαστούν».

Ο ITER έχει ήδη βρεθεί αντιμέτωπος με αυτή την πολυπλοκότητα. Το αρχικό χρονοδιάγραμμα για το έργο όριζε το 2025 ως ημερομηνία για την πρώτη δοκιμαστική λειτουργία και το 2035 ως ημερομηνία για την πλήρη ενεργοποίησή του. Οι καθυστερήσεις που έχουν σημειωθεί, σύμφωνα με το euronews, οφείλονται κυρίως στα προβλήματα εφοδιασμού που προέκυψαν από την πανδημία COVID-19.

Επίσης η αρχική εκτίμηση κόστους για το έργο ήταν 5 δισεκατομμύρια ευρώ, αλλά έχει αυξηθεί σε πάνω από 20 δισεκατομμύρια ευρώ. «Έχουμε αντιμετωπίσει προκλήσεις απλώς και μόνο εξαιτίας της πολυπλοκότητας της πρωτοπορίας του εγχειρήματος. Χρειάζεται απίστευτος βαθμός ακρίβειας στην κατασκευή και αυτό είναι από μόνο του δύσκολο», εξήγησε ο Κόμπλεντζ.

Όπως σημείωσε, το έργο βρίσκεται επί του παρόντος σε μια διαδικασία αναδιάταξης, με την ελπίδα να παραμείνει όσο το δυνατόν πιο κοντά στον στόχο του 2035. Η κλιματική αλλαγή ενισχύει την ανάγκη για την αναζήτηση μιας καθαρής πηγής, που θα μπορούσε να τροφοδοτήσει με άφθονη ενέργεια τον κόσμο. Και μπορεί αυτή τη στιγμή η παροχή ενέργειας από τη σύντηξη να φαίνεται πως είναι μακριά, όμως όσο τα προβλήματα μεγαλώνουν, «όσο περισσότερο περιμένουμε τη σύντηξη, τόσο περισσότερο θα τη χρειαζόμαστε». «Η έξυπνη κίνηση λοιπόν είναι η επένδυση σε αυτήν και η προώθησή της όσο το δυνατόν γρηγορότερα».