Sunday, 17 May 2009

Επιστήμονες στοχεύουν να αντιγράψουν τον ήλιο

Επιστήμονες στην Καλιφόρνια λένε ότι προσπαθούν να αντιγράψουν την ισχύ του ηλίου πυροδοτώντας ακτίνες λέιζερ πάνω σε ένα μικροσκοπικό σφαιρίδιο υδρογόνου σε μέγεθος μπιζελιού, το οποίο περιέχει 150 μικρογραμμάρια δευτέριου και τρίτιου, τα δύο ισότοπα του υδρογόνου με τα οποία γίνεται η σύντηξη προς ήλιον.
Φυσικοί στο Εθνικό Εργαστήριο Ανάφλεξης στο Livermore της Καλιφόρνιας υποστηρίζουν ότι τα πειράματα πυρηνικής σύντηξης ίσως προσφέρουν στον κόσμο μια καθαρή πηγή ενέργειας. Για να το πετύχουν στo εργαστήριο ΝΙF υπάρχει το ισχυρότερο λέιζερ στον κόσμο και γι αυτό οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να αναπαραγάγουν τις συνθήκες που επικρατούν στον πυρήνα του Ηλίου.

Το σφαιρίδιο του υδρογόνου θα το κτυπήσουν από όλες τις πλευρές 192 ακτίνες λέιζερ με δυνατότητα παραγωγής 500 τρισεκατομμυρίων βατ – ή 1.000 φορές την ποσότητα του αμερικανικού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, σημειώνουν οι επιστήμονες. Τα 192 υπεριώδη λέιζερ - που σχηματίζουν την ισχυρότερη συστοιχία λέιζερ του κόσμου - θα πυροδοτούνται σε παλμούς διάρκειας 20 νανοδευτερολέπτων.

Έτσι με την διαδικασία αυτή θα αναπτυχθούν θερμοκρασίες της τάξης των 100 εκατομμυρίων βαθμών και πιέσεις δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από την ατμοσφαιρική πίεση στη Γη. Οπότε οι συνθήκες αυτές θα αναγκάσουν τους πυρήνες υδρογόνου να συντηχθούν και να απελευθερώσουν πολλαπλάσια ποσότητα ενέργειας, σε σχέση με την ενέργεια που χρειάζονται τα λέιζερ για να ξεκινήσουν την αντίδραση.

Αυτή δε η διαδικασία θα επαναληφθεί πολλές φορές με σκοπό την βελτίωση της σύμφωνα με τα αποτελέσματα που θα έχουν πάρει προηγουμένως οι επιστήμονες. Οπότε σε ένα χρόνο πιστεύουν ότι ίσως να καταφέρουν να προκαλέσουν μια πυρηνική αντίδραση ικανή να παραγάγει μεγάλες ποσότητες ενέργειας.

"Ελπίζουμε να δείξουμε με τα πειράματα ανάφλεξης ότι μπορούμε να παράγουμε περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιούμε για την παραγωγή της ενέργειας και ότι η σύντηξη μπορεί να μας δώσει ενέργεια απαλλαγμένη από διοξείδιο του άνθρακα", αναφέρει ο Ed Moses, διευθυντής του εργαστηρίου.

Η επιστήμη βρίσκεται περίπου 25 χρόνια μακριά από το να κατασκευάσει σταθμούς σύντηξης, οι οποίοι θα αποτελέσουν μια καθαρότερη εναλλακτική πηγή ενέργειας σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα. Αυτοί οι ηλεκτρικοί σταθμοί θα χρησιμοποιούν ισότοπα υδρογόνου (δευτέριο και τρίτιο), που θα έχουν ληφθεί από το θαλασσινό νερό, ως καύσιμο για να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς να ελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα, και με ελάχιστα ραδιενεργά απόβλητα, συμπλήρωσε ο Moses.

Η πυρηνική σύντηξη μέχρι σήμερα δεν έχει γίνει εφικτό να αναπαραχθεί εξαιτίας της τρομερής ενέργειας που απαιτείται. Για να φθάσουν το δευτέριο και το τρίτιο στη λεγόμενη κατάσταση πλάσματος απαιτείται θερμοκρασία εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Τα άστρα λύνουν αυτό το πρόβλημα με τη βαρύτητά τους, η οποία προσφέρει την αναγκαία συμπίεση στο εσωτερικό τους.

Η μέθοδος στο Εργαστήριο ΝΙF του Livermore που ονομάζεται «fast ignition» χρειάζεται πολύ μικρότερη εγκατάσταση από εκείνη του προγράμματος ΙΤΕR, αυτής που θα εγκατασταθεί στη Γαλλία. Η μέθοδος του ΝΙF χρησιμοποιεί για την επίτευξη της σύντηξης παλμούς, ενώ το ΙΤΕR χρησιμοποιεί μαγνητικούς δακτυλίους, κάτι που ανεβάζει τρομερά το κόστος. Έτσι ενώ το κόστος του ΝΙF είναι 800 εκατομμύρια ευρώ και τα πρώτα αποτελέσματα των ερευνών αναμένονται ως το 2011, το κόστος του ΙΤΕR υπολογίζεται ότι θα αγγίξει τα 10 δισ. ευρώ και η κατασκευή του θα ολοκληρωθεί το 2017.

Επίσης στη Βρετανία βρίσκεται σε διαδικασία ανάπτυξης ένα άλλο αντίστοιχο πρόγραμμα, το HiPER, με ένα επίσης πολύ ισχυρό λέιζερ, με το οποίο θα γίνει προσπάθεια πρόκλησης πυρηνικής σύντηξης. Στο πρόγραμμα HiPER λαμβάνουν μέρος περισσότερες από δέκα χώρες, αναμένεται να ξεκινήσει σε περίπου πέντε χρόνια και το κόστος του υπολογίζεται σε 750 εκατ. ευρώ.

Τέλος τα πειράματα στο NIF θα αρχίσουν το 2009, με τα πρώτα αποτελέσματα να αναμένονται το διάστημα 2010-2012.

Physics4u

No comments: