Η παραγωγή ατελείωτης ενέργειας με μηδενικές εκπομπές, με το να χτυπάνε κανείς τα άτομα υδρογόνου μαζί, υπήρξε κάπως ένα όνειρο σωλήνων για δεκαετίες. Τώρα, οι επιστήμονες μπορεί να πάρουν ένα μικρό βήμα πιο κοντά στην εφικτή δύναμη σύντηξης, χάρη σε ένα φουτουριστικό πείραμα και δεκάδες όπλα πλάσματος.
Δεκαεπτά από 36 πυροβόλα όπλα πλάσματος είναι στη θέση του στο μηχάνημα που θα μπορούσε να καταστήσει την ενέργεια σύντηξης πραγματικότητα. Αυτά τα όπλα είναι τα βασικά συστατικά του πειράματος Liner Plasma Liner του Εθνικού Εργαστηρίου του Los Alamos (PLX), το οποίο χρησιμοποιεί μια νέα προσέγγιση στο πρόβλημα. Το PLX, εάν λειτουργήσει, θα συνδυάσει δύο υπάρχουσες μεθόδους για να χτυπήσουν μαζί τα άτομα υδρογόνου μονού πρωτονίου για να σχηματίσουν δύο άτομα πρωτονίου ηλίου. Αυτή η διαδικασία παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας ανά κλάσμα καυσίμων, πολύ περισσότερο από το χωρισμό βαριών ατόμων (σχάση). Η ελπίδα είναι ότι η μέθοδος που πρωτοστάτησε στο PLX θα διδάξει στους επιστήμονες πώς να δημιουργήσουν αυτή την ενέργεια αποτελεσματικά ώστε να αξίζει τον κόπο για πραγματική χρήση.
Η υπόσχεση της σύντηξης είναι ότι παράγει τόνους ενέργειας. Κάθε φορά που δύο άτομα υδρογόνου συγχωνεύονται στο ήλιο, ένα μικρό μέρος της ύλης τους μετατρέπεται σε μια ολόκληρη ποσότητα ενέργειας.
Το πρόβλημα της σύντηξης είναι ότι κανείς δεν κατάλαβε πώς να παράγει αυτή την ενέργεια με έναν χρήσιμο τρόπο.
Οι αρχές είναι αρκετά απλές, αλλά η εκτέλεση είναι η πρόκληση. Αυτή τη στιγμή, υπάρχουν πολλές βόμβες υδρογόνου σύντηξης στον κόσμο που μπορούν να απελευθερώσουν όλη τους την ενέργεια σε ένα φλας και να καταστραφούν (και οτιδήποτε άλλο γύρω από τα μίλια). Το περιστασιακό παιδί καταφέρνει ακόμη να κατασκευάσει ένα μικρό, αναποτελεσματικό αντιδραστήρα σύντηξης στην αίθουσα του παιχνιδιού. Αλλά οι υπάρχοντες αντιδραστήρες σύντηξης απορροφούν περισσότερη ενέργεια από ό, τι δημιουργούν. Κανείς δεν κατάφερε να δημιουργήσει μια ελεγχόμενη, παρατεταμένη αντίδραση σύντηξης που εκτοξεύει περισσότερη ενέργεια από ότι καταναλώνεται από το μηχάνημα που δημιουργεί και περιέχει την αντίδραση.
Η πρώτη από τις δύο μεθόδους συνδυασμών PLX ονομάζεται μαγνητική συγκράτηση. Αυτό είναι που χρησιμοποιείται στους αντιδραστήρες σύντηξης που ονομάζονται τοκαμάκ, οι οποίοι χρησιμοποιούν ισχυρούς μαγνήτες για να αναστείλουν το υπερθέρμαντο, υπερβολικό πλάσμα της τήξης ατόμων στο εσωτερικό της μηχανής, ώστε να διατηρεί τη σύντηξη και να μην ξεφύγει. Το μεγαλύτερο από αυτά είναι η ITER, μία μηχανή 25.000 τόνων (23.000 μετρικών τόνων) στη Γαλλία. Όμως, το έργο αυτό αντιμετώπισε καθυστερήσεις και υπερβάσεις κόστους και ακόμη και αισιόδοξες προβλέψεις δείχνουν ότι δεν θα ολοκληρωθεί μέχρι τη δεκαετία του 2050, όπως ανέφερε το BBC το 2017.
Η δεύτερη προσέγγιση ονομάζεται αδρανής περιορισμός. Το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore, ένα άλλο Τμήμα Ενεργειακών Εγκαταστάσεων, διαθέτει μια μηχανή που ονομάζεται Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF), η οποία ακολουθεί αυτή τη διαδρομή για τη σύντηξη. Το NIF είναι βασικά ένα πολύ μεγάλο σύστημα για την εκτόξευση υπερβολικά ισχυρών λέιζερ σε μικροσκοπικά κυψέλες καυσίμου που περιέχουν υδρογόνο. Όταν τα λέιζερ χτυπήσουν το καύσιμο, το υδρογόνο θερμαίνεται και, παγιδευμένο μέσα στην κυψέλη καυσίμου, ασφάλειες. Το NIF λειτουργεί, αλλά δεν παράγει περισσότερη ενέργεια από ό, τι χρησιμοποιεί.
Το PLX, σύμφωνα με μια δήλωση της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής Εταιρείας (APS), είναι λίγο διαφορετικό από τα δύο. Χρησιμοποιεί μαγνήτες για να περιέχει το υδρογόνο του, όπως ένα tokamak. Αλλά αυτό το υδρογόνο μεταφέρεται σε θερμοκρασίες σύντηξης και πιέσεις από ζεστούς εκτοξευτήρες πλάσματος έξω από τα όπλα που είναι διατεταγμένα γύρω από τον σφαιρικό θάλαμο της συσκευής, χρησιμοποιώντας τα όπλα αντί των λέιζερ όπως εκείνα που χρησιμοποιούνται στο NIF.
Οι φυσικοί που οδήγησαν το έργο PLX έχουν κάνει μερικά πρώτα πειράματα χρησιμοποιώντας τα 18 όπλα που έχουν ήδη εγκατασταθεί, σύμφωνα με την APS. Αυτά τα πειράματα προσφέρουν στους ερευνητές πρώιμα στοιχεία σχετικά με το πώς τα αεριωθούμενα πλάσματα συμπεριφέρονται όταν συγκρούονται μέσα στο μηχάνημα και οι ερευνητές παρουσίασαν τα στοιχεία χθες (21 Οκτωβρίου) στην ετήσια συνάντηση της APS Division of Physics Plasma στο Fort Lauderdale της Φλόριντα. Αυτά τα δεδομένα είναι σημαντικά, σύμφωνα με τους ερευνητές, επειδή υπάρχουν αντιφατικά θεωρητικά μοντέλα για το πώς συμπεριφέρεται το πλάσμα όταν συγκρούεται σε αυτές τις συγκρούσεις.
Ο Los Alamos είπε ότι η ομάδα ελπίζει να εγκαταστήσει τα υπόλοιπα 18 πυροβόλα όπλα στις αρχές του 2020 και να διεξάγει πειράματα με τη χρήση της πλήρους μπαταρίας πυροβόλων όπλων 36 έως το τέλος του έτους.
