Η Κίνα πλησιάζει περισσότερο στην κυριαρχία ατελείωτων πηγών καθαρής ενέργειας

Η πολύβουη πόλη της Σαγκάης γιορτάζει τους εθνικούς εορτασμούς με παγκοσμίου φήμης φωτεινές παραστάσεις, φωτίζοντας ουρανοξύστες με λαμπερά χρώματα.

Είναι το μέρος όπου επιστήμονες και μηχανικοί εργάζονται όλο το εικοσιτετράωρο για να επιδιώξουν το επόμενο μεγάλο πράγμα στην παγκόσμια τεχνολογία, από το διαδίκτυο 6G και την προηγμένη τεχνητή νοημοσύνη έως τη ρομποτική επόμενης γενιάς. Είναι επίσης εδώ που μια μικρή νεοσύστατη εταιρεία που ονομάζεται Energy Singularity εργάζεται πάνω σε κάτι εξαιρετικό: την ενέργεια σύντηξης.

Η ενέργεια σύντηξης είναι η ενέργεια που παράγεται σε πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης. Είναι το αντίθετο της αντίδρασης σχάσης που χρησιμοποιείται στους σημερινούς πυρηνικούς αντιδραστήρες ή στα ατομικά όπλα.

Η πυρηνική σύντηξη, η διαδικασία που τροφοδοτεί τον ήλιο και άλλα άστρα, είναι δύσκολο να αναπαραχθεί στη Γη. Αρκετές χώρες έχουν επιτύχει πυρηνική σύντηξη, αλλά η διατήρησή της για αρκετό καιρό για χρήση στον πραγματικό κόσμο παραμένει ασαφής.

Σαγκάη τη νύχτα. Φωτογραφία: New York Times

Μια ελεγχόμενη αντίδραση πυρηνικής σύντηξης απελευθερώνει περίπου 4 εκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια από την καύση άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου, και 4 φορές περισσότερη από τη σχάση, τον τύπο πυρηνικής ενέργειας που χρησιμοποιείται σήμερα. Δεν θα αναπτυχθεί εγκαίρως για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής αυτήν τη δεκαετία, αλλά θα μπορούσε να είναι η λύση για τη μελλοντική υπερθέρμανση του πλανήτη.

Η κινεζική κυβέρνηση επενδύει χρήματα στο έργο, εκτιμώντας ότι θα επενδύσει μεταξύ 1 δισεκατομμυρίου και 1,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων ετησίως στη σύντηξη, σύμφωνα με τον Ζαν Πολ Αλέν, επικεφαλής του Γραφείου Επιστήμης της Ενέργειας Σύντηξης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Συγκριτικά, η κυβέρνηση των ΗΠΑ δαπανά περίπου 800 εκατομμύρια δολάρια ετησίως.

Ιδιωτικές εταιρείες και στις δύο χώρες είναι αισιόδοξες ότι μπορούν να φέρουν την ενέργεια σύντηξης στο δίκτυο μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2030, παρά τις τεράστιες τεχνικές προκλήσεις που παραμένουν.

Τοκαμάκ "Τεχνητός ήλιος"

Η πυρηνική σύντηξη είναι μια απίστευτα πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει τη συμπίεση δύο πυρήνων που κανονικά απωθούν ο ένας τον άλλον. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να αυξηθεί η θερμοκρασία σε ένα tokamak στους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, 10 φορές τη θερμοκρασία του πυρήνα του ήλιου.

Όταν συντήκονται, οι πυρήνες απελευθερώνουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας ως θερμότητα, η οποία μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την περιστροφή στροβίλων και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Η νεοσύστατη εταιρεία Energy Singularity με έδρα τη Σαγκάη κατασκεύασε το δικό της tokamak σε τρία χρόνια, ταχύτερα από οποιονδήποτε αντιδραστήρα που κατασκευάστηκε ποτέ. Ένα tokamak είναι μια απίστευτα πολύπλοκη κυλινδρική ή τοροειδής μηχανή που θερμαίνει το υδρογόνο σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, δημιουργώντας ένα πλάσμα στο οποίο λαμβάνει χώρα η πυρηνική σύντηξη.

Το πλάσμα περιορίζεται στο tokamak του Energy Singularity κατά τη διάρκεια ενός πειράματος. Φωτογραφία: Energy Singularity

Η Energy Singularity έχει λάβει περισσότερα από 112 εκατομμύρια δολάρια σε ιδιωτικές επενδύσεις και έχει επίσης επιτύχει μια παγκόσμια πρωτοπορία: το τρέχον tokamak της εταιρείας είναι το μόνο tokamak που χρησιμοποιεί προηγμένους μαγνήτες σε πειράματα πλάσματος.

Οι μαγνήτες αυτοί, που ονομάζονται υπεραγώγιμοι υψηλής θερμοκρασίας, είναι ισχυρότεροι από τους χάλκινους μαγνήτες που χρησιμοποιούνται σε παλαιότερα τοκαμάκ, επιτρέποντας στα μικρότερα τοκαμάκ να παράγουν τόση ενέργεια σύντηξης όσο και τα μεγάλα, και μπορούν να περιορίσουν καλύτερα το πλάσμα.

Η εταιρεία δήλωσε ότι σχεδιάζει να κατασκευάσει ένα tokamak δεύτερης γενιάς για να αποδείξει ότι η μέθοδός της είναι εμπορικά βιώσιμη έως το 2027 και αναμένει να έχει μια συσκευή τρίτης γενιάς που θα μπορεί να τροφοδοτεί το δίκτυο έως το 2035.

Με τα χρήματα που επενδύει η Κίνα στην έρευνα, η ιδέα της tokamak προχωρά ραγδαία. Το EAST tokamak της Κίνας στο Hefei διατήρησε το πλάσμα σταθερό στους 70 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, πέντε φορές θερμότερο από τον πυρήνα του Ήλιου, για περισσότερα από 17 λεπτά, ένα παγκόσμιο ρεκόρ και μια απίστευτη ανακάλυψη.

Τεχνολογία λέιζερ

Ενώ η Κίνα προχωρά γρήγορα με τους αντιδραστήρες tokamak, οι ΗΠΑ βρίσκουν ένα πλεονέκτημα σε μια άλλη τεχνολογία: τα λέιζερ.

Στα τέλη του 2022, επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια πυροδότησαν σχεδόν 200 λέιζερ σε έναν κύλινδρο που περιείχε μια κάψουλα καυσίμου στο μέγεθος ενός κόκκου πιπεριού, το πρώτο επιτυχημένο πείραμα στον κόσμο για την παραγωγή καθαρής ενέργειας σύντηξης. Η ενέργεια που απελευθερώθηκε από τη διαδικασία ήταν μεγαλύτερη από την ενέργεια που χρησιμοποιήθηκε για τη θέρμανση της κάψουλας.

Μέρος του συστήματος λέιζερ στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore, όπου οι επιστήμονες έχουν «πυροδοτήσει» με επιτυχία μια αντίδραση σύντηξης. Φωτογραφία: Damien Jemison

Υπάρχουν ακόμη πολλοί άλλοι τρόποι για να επιτευχθεί πυρηνική σύντηξη και οι ΗΠΑ ποντάρουν σε μια ποικιλία τεχνολογιών.

«Μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι από ένας τρόποι και δεν γνωρίζουμε ακριβώς ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος» για να προσεγγίσουμε την ενέργεια σύντηξης, δήλωσε η φυσικός πλάσματος με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο, Melanie Windridge. Είπε ότι αυτό θα εξαρτηθεί από το κόστος και άλλους παράγοντες μακροπρόθεσμα, αλλά επέμεινε ότι το tokamak ήταν η καλύτερα μελετημένη έννοια.

Ενώ η κινεζική κυβέρνηση έχει επενδύσει χρήματα στη σύντηξη, οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν προσελκύσει περισσότερες ιδιωτικές επενδύσεις. Σε παγκόσμιο επίπεδο, ο ιδιωτικός τομέας έχει δαπανήσει 7 δισεκατομμύρια δολάρια για σύντηξη τα τελευταία τρία με τέσσερα χρόνια, με περίπου το 80% να προέρχεται από αμερικανικές εταιρείες, σύμφωνα με τον Allain.

Αλλά αν η κινεζική κυβέρνηση συνεχίσει να επενδύει περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο δολάρια ετησίως, το ποσό αυτό θα μπορούσε σύντομα να ξεπεράσει τις δαπάνες των ΗΠΑ, ακόμη και στον ιδιωτικό τομέα.

Και αν αυτές οι επενδύσεις αποδώσουν, οι πολύχρωμες εορτασμοί στη Σαγκάη θα δώσουν στην Κίνα μια εντελώς νέα εμφάνιση.

Hoai Phuong (σύμφωνα με το CNN)

Πηγή: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html