Ακόμα πιο κοντά στην υλοποίηση της χάριν στο Princeton

Η Πυρηνική Σύντηξη, η ίδια διαδικασία που «τρέφει» τον Ήλιο, πλησιάζει στο να γίνει πραγματικότητα στη Γη. Αρκετές μελέτες εργάζονται για τη βελτίωση των διαδικασιών που θα την καταστήσουν δυνατή, και τις τελευταίες εβδομάδες προστέθηκε ένα σημαντικό κομμάτι από ερευνητές του Εργαστηρίου Φυσικής Πλάσματος του Princeton (PPPL). Η αμερικανική ομάδα ανέπτυξε μια απίστευτα λειτουργική μέθοδο για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της θέρμανσης του πλάσματος, ένα από τα κύρια εμπόδια στην κατασκευή εμπορικά βιώσιμων αντιδραστήρων πυρηνικής σύντηξης.

Η πυρηνική σύντηξη είναι μια από τις πιο συναρπαστικές υποσχέσεις στον τομέα της καθαρής ενέργειας, αλλά δεν είναι ξεκάθαρο σε όλους πόσο θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στη διαχείριση της ενέργειας σε όλο τον πλανήτη. Για να κατανοήσετε τις δυνατότητές της, σκεφτείτε απλώς ότι η τήξη ενός μόνο γραμμαρίου καυσίμου δευτέριου-τριτίου θα μπορούσε να παράγει το ενεργειακό ισοδύναμο 9 τόνων πετρελαίου ή αρκετών τόνων άνθρακα, χωρίς την παραγωγή αερίων του θερμοκηπίου.

Τι κάνει όμως αυτή τη διαδικασία τόσο περίπλοκη; Το πιο ευαίσθητο σημείο βρίσκεται στο πλάσμα, ένα ιονισμένο αέριο που πρέπει να θερμανθεί σε απίστευτα υψηλές θερμοκρασίες – μιλάμε για εκατοντάδες εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, πολύ υψηλότερες από αυτές που υπάρχουν στον πυρήνα του Ήλιου. Μέχρι τώρα, ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στην επίτευξη αυτών των ακραίων θερμοκρασιών σχετιζόταν με το φαινόμενο των λεγόμενων «αργών τρόπων», παρασιτικών κυμάτων που διασκορπούσαν την ενέργεια και μείωναν την αποτελεσματικότητα της θέρμανσης.

Η καινοτομία προέρχεται από την έξυπνη χρήση των κλωβών Faraday, μεταλλικών δομών που λειτουργούν ως φίλτρο για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Μέσω δισδιάστατων προσομοιώσεων, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι με την τοποθέτηση αυτών των κλωβώβ με κλίση πέντε μοιρών σε σχέση με την κεραία που παράγει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα για θέρμανση, επιτυγχάνεται ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα: οι αργοί τρόποι εξαλείφονται αποτελεσματικά, ενώ τα κύματα που είναι χρήσιμα για θέρμανση (τα λεγόμενα κύματα ελικώνα) μπορούν να περάσουν ανενόχλητα.

Η διαδικασία θυμίζει κάπως τη λειτουργία ενός φούρνου μικροκυμάτων, όπου τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μεταφέρουν ενέργεια στα μόρια νερού του τροφίμου, κάνοντάς τα να δονηθούν και παράγοντας θερμότητα. Η διαφορά έγκειται στην ακρίβεια και την πολυπλοκότητα του ελέγχου που είναι απαραίτητος για την πυρηνική σύντηξη.

Η ανακάλυψη είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή ο προσανατολισμός του κλωβού Faraday αποδείχθηκε καθοριστικός: αυξάνοντας τη γωνία πέραν των πέντε μοιρών, η συχνότητα των αργών τρόπων αυξάνεται ραγδαία, αποδεικνύοντας πόσο λεπτή είναι η ισορροπία που απαιτείται για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας.

Για άλλη μια φορά, έγινε ένα βήμα προς τα εμπρός στην έρευνα, το οποίο θα μπορούσε μια μέρα να οδηγήσει στην κατασκευή πρακτικών και κλιμακούμενων αντιδραστήρων πυρηνικής σύντηξης. Η ομάδα του Princeton σχεδιάζει ήδη περαιτέρω έρευνα για τη διερεύνηση άλλων μεθόδων ελέγχου των αργών τρόπων, με στόχο να γίνει πιο προσιτή η επίτευξη των εξαιρετικά υψηλών θερμοκρασιών που απαιτούνται για τις αντιδράσεις σύντηξης.

Ένα άλλο πρόβλημα σχετίζεται με τον περιορισμό του πλάσματος, αλλά γίνεται επίσης σκληρή δουλειά σε αυτή την πτυχή. Ανάμεσα στις πιο ενδιαφέρουσες εξελίξεις, η Novatron Fusion Group ανακοίνωσε πρόσφατα την έναρξη του project TauEB. Η ιδιαιτερότητα του εν λόγω project έγκειται στη μοναδική προσέγγιση που συνδυάζει τρεις διαφορετικές τεχνικές φυσικού περιορισμού.

[via]