Η δύναμη σύντηξης είναι το ονειρεμένο όνειρο επιστημόνων, περιβαλλοντολόγων και φουτουριστών για σχεδόν έναν αιώνα. Τις τελευταίες δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν έναν τρόπο για να δημιουργήσουν βιώσιμες αντιδράσεις σύντηξης που θα παρέχουν στους ανθρώπους καθαρή, άφθονη ενέργεια, η οποία θα έσπασε τελικά την εξάρτησή μας από ορυκτά καύσιμα και άλλες ακάθαρτες μεθόδους.
Τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει πολλά θετικά βήματα που φέρνουν την «εποχή σύντηξης» πιο κοντά στην πραγματικότητα. Πιο πρόσφατα, επιστήμονες που συνεργάζονται με το Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) - γνωστός και ως. ο «κινεζικός τεχνητός ήλιος» - έθεσε ένα νέο ρεκόρ από υπερθερμαντικά σύννεφα πλάσματος υδρογόνου σε πάνω από 100 εκατομμύρια βαθμούς - μια θερμοκρασία που είναι έξι φορές πιο ζεστή από τον ίδιο τον Ήλιο!
Ενώ οι επιστήμονες είναι σε θέση να συντήξουν άτομα υδρογόνου για να παράγουν ενέργεια, το εμπόδιο έφτανε πάντα σε αυτό που είναι γνωστό ως «σημείο ισορροπίας». Αυτό είναι όπου η ενέργεια που παράγεται από μια αυτοσυντηρούμενη αντίδραση σύντηξης είναι ίση με την ενέργεια που απαιτείται για την εκκίνησή της. Και ενώ δεν έχουμε φτάσει ακόμη σε αυτό το σημείο, οι επιστήμονες πλησιάζουν όλο και περισσότερο.
Επί του παρόντος, οι δύο πιο δημοφιλείς μέθοδοι για την παραγωγή ισχύος σύντηξης είναι η αδρανειακή προσέγγιση περιορισμού και ο αντιδραστήρας tokamak. Στην προηγούμενη περίπτωση, τα λέιζερ χρησιμοποιούνται για τη σύντηξη σφαιριδίων δευτερίου (H2, ή «βαρύ υδρογόνο») για τη δημιουργία αντίδρασης σύντηξης. Στο τελευταίο, η διαδικασία περιλαμβάνει έναν θάλαμο περιορισμού σε σχήμα δακτυλίου που χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία και ένα εσωτερικό ρεύμα για τον περιορισμό του πλάσματος υψηλής ενέργειας.
Με την υπερθέρμανση αυτού του πλάσματος και διατηρώντας το σταθερό, μπορεί να δημιουργηθεί μια αυτοσυντηρούμενη αντίδραση σύντηξης. Ενώ άλλοι αντιδραστήρες tokamak βασίζονται σε μαγνητικά πηνία για να διατηρήσουν σταθερό τον δακτύλιο του πλάσματος, ο κινεζικός αντιδραστήρας EAST βασίζεται στα μαγνητικά πεδία που παράγονται από το ίδιο το κινούμενο πλάσμα για να διατηρήσει τον δακτύλιο σε έλεγχο. Αυτό το καθιστά λιγότερο σταθερό, αλλά επιτρέπει στους φυσικούς να αυξήσουν τα επίπεδα θερμότητας.
Μετά από μια εκστρατεία τεσσάρων μηνών, η επιστημονική ομάδα του EAST κατάφερε να ενσωματώσει τέσσερις τύπους θερμαντικής ενέργειας προκειμένου να επιτύχει ένα νέο ρεκόρ θερμοκρασίας. Αυτές περιελάμβαναν θέρμανση με χαμηλότερα υβριδικά κύματα, θέρμανση με κύματα ηλεκτρονίων με κύκλο ηλεκτρονίων, θέρμανση συντονισμού ιόντων κυκλοτονίων και θέρμανση με ουδέτερη δέσμη. Μέσω αυτών των συνδυασμένων μεθόδων, το προφίλ πυκνότητας ρεύματος πλάσματος βελτιστοποιήθηκε.
Μόλις η επιστημονική ομάδα κατάφερε να βελτιστοποιήσει τη σύζευξη των τεσσάρων διαφορετικών τεχνικών θέρμανσης, κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα σύννεφο φορτισμένων σωματιδίων που περιείχαν ηλεκτρόνια θερμαινόμενα σε περισσότερους από 100 εκατομμύρια ° C. Επίσης, υπερέβησαν το επίπεδο έγχυσης ισχύος των 10 MegaWatts (MW) και αύξησαν την αποθηκευμένη ενέργεια στο πλάσμα στα 300 kilojoules (kJ).
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες του CASHIPS ανέφεραν ότι έφτασαν σε ένα ορόσημο σύντηξης. Το 2016, η ομάδα ανακοίνωσε ότι παρήγαγε αέριο υδρογόνο που ήταν τρεις φορές πιο ζεστό από τον πυρήνα του Ήλιου (περίπου 50 εκατομμύρια ° C, 90 εκατομμύρια ° F) και κατάφεραν να διατηρήσουν αυτήν τη θερμοκρασία για ένα ρεκόρ 102 δευτερόλεπτα.
Με αυτό το τελευταίο πείραμα, η ομάδα του EAST όχι μόνο διπλασίασε τη θερμοκρασία του δακτυλίου πλάσματος (θέτοντας νέο ρεκόρ), κατάφεραν επίσης να επιλύσουν ορισμένα ζητήματα που είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη λειτουργιών σταθερής κατάστασης. Για παράδειγμα, έλυσαν τον περιορισμό των σωματιδίων και της εξάτμισης ισχύος, ο χρόνος των οποίων πρέπει να είναι σωστός για να διατηρηθεί μια παρατεταμένη αντίδραση σύντηξης.
Το πείραμα παρείχε επίσης βασικά δεδομένα για την επικύρωση των μοντέλων εξάτμισης θερμότητας, μεταφοράς και τρέχουσας κίνησης, τα οποία θα είναι ζωτικής σημασίας για την υλοποίηση πολλών μεγάλων έργων σύντηξης. Σε αυτά περιλαμβάνονται ο Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας (ITER), ο Κινέζικος Μηχανικός Δοκιμαστικός Αντιδραστήρας (CFETR) και ο Σταθμός Ηλεκτρικής Ενέργειας DEMO (DEMO).
Αρχικά χτίστηκε το 2006, το EAST έχει γίνει μια πλήρως ανοιχτή μονάδα δοκιμών που επιτρέπει στην παγκόσμια επιστημονική κοινότητα να διεξάγει λειτουργίες σταθερής κατάστασης και έρευνα φυσικής. Και δεδομένου ότι η ομάδα του ΑΝΑΤΟΛΙΚΟΥ κατάφερε να δημιουργήσει για άλλη μια φορά συνθήκες θερμοκρασίας που ξεπερνούν τον Ήλιο, το ψευδώνυμο «Κινεζικός τεχνητός ήλιος» μοιάζει σχεδόν σαν τέντωμα!
Η εποχή της καθαρής ενέργειας πλησιάζει, και όχι μια στιγμή πολύ σύντομα!
