Η Κίνα πλησιάζει όλο και περισσότερο στην απόκτηση μιας ανεξάντλητης πηγής καθαρής ενέργειας.

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

Εδώ είναι που οι επιστήμονες και οι μηχανικοί εργάζονται αδιάκοπα για να επιδιώξουν τον επόμενο μεγάλο στόχο στην παγκόσμια τεχνολογία, από το διαδίκτυο 6G και την προηγμένη τεχνητή νοημοσύνη έως τη ρομποτική επόμενης γενιάς. Και εδώ, μια μικρή νεοσύστατη εταιρεία που ονομάζεται Energy Singularity ερευνά κάτι εξαιρετικό: την ενέργεια σύντηξης.

Η ενέργεια σύντηξης είναι η ενέργεια που παράγεται σε πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης. Είναι το αντίθετο των αντιδράσεων σχάσης που χρησιμοποιούνται σήμερα στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ή στα ατομικά όπλα.

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

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 τέσσερις 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.

Σύμφωνα με τον Jean Paul Allain, επικεφαλής του Γραφείου Επιστήμης Ενέργειας Σύντηξης στο Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, η κινεζική κυβέρνηση επενδύει χρήματα σε αυτό το έργο, το οποίο εκτιμάται ότι θα επενδύσει μεταξύ 1 δισεκατομμυρίου και 1,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων ετησίως στη σύντηξη. Για λόγους σύγκρισης, η κυβέρνηση των ΗΠΑ δαπανά περίπου 800 εκατομμύρια δολάρια ετησίως.

Οι ιδιωτικές εταιρείες και στις δύο χώρες είναι αισιόδοξες, δηλώνοντας ότι θα μπορούσαν 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 εξαιρετικά πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει την εξαναγκαστική αντίδραση δύο πυρήνων που κανονικά θα απωθούνταν ο ένας τον άλλον. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι η αύξηση της θερμοκρασίας σε έναν αντιδραστήρα tokamak στους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, 10 φορές τη θερμοκρασία του πυρήνα του ήλιου.

Όταν συνδυάζονται, οι πυρήνες απελευθερώνουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας, η οποία μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την περιστροφή στροβίλων και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

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

Το πλάσμα περιορίζεται εντός του tokamak της Ενεργειακής Μοναδικότητας σε ένα πείραμα. Φωτογραφία: Ενεργειακή Μοναδικότητα

Η Energy Singularity έχει λάβει πάνω 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.

Γνωστοί ως υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας, αυτοί οι μαγνήτες είναι ισχυρότεροι από τους χάλκινους μαγνήτες που χρησιμοποιούνται σε παλαιότερα τοκαμάκ, επιτρέποντας στα μικρότερα τοκαμάκ να παράγουν τόση ενέργεια σύντηξης όσο τα μεγαλύτερα τοκαμάκ και επιτρέποντάς τους να περιορίζουν το πλάσμα πιο αποτελεσματικά.

Η εταιρεία δήλωσε ότι σχεδιάζει να κατασκευάσει έναν αντιδραστήρα tokamak δεύτερης γενιάς για να αποδείξει την εμπορική βιωσιμότητα της μεθόδου της έως το 2027 και αναμένει να έχει μια συσκευή τρίτης γενιάς ικανή να τροφοδοτεί το δίκτυο πριν από το 2035.

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

Τεχνολογία λέιζερ

Ενώ η Κίνα αγωνίζεται να αναπτύξει αντιδραστήρες tokamak, οι ΗΠΑ βρίσκουν ένα πλεονέκτημα σε μια διαφορετική τεχνολογία: τα λέιζερ.

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

Μέρος του συστήματος λέιζερ στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore, όπου οι επιστήμονες «άναψαν» με επιτυχία μια φλόγα για να δημιουργήσουν μια αντίδραση σύντηξης. Φωτογραφία: Damien Jemison

Υπάρχουν ακόμα πολλοί άλλοι τρόποι για να επιτευχθεί πυρηνική σύντηξη και οι ΗΠΑ στοιχηματίζουν σε μια ποικιλία διαφορετικών τεχνολογιών.

«Μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι από ένας τρόποι και δεν γνωρίζουμε ακριβώς ποιος είναι ο καλύτερος», δήλωσε η Βρετανίδα φυσικός πλάσματος Melanie Windridge. Είπε ότι εξαρτάται από το κόστος και άλλους μακροπρόθεσμους παράγοντες, αλλά επιβεβαίωσε ότι το tokamak είναι η καλύτερα μελετημένη έννοια.

Ενώ η κινεζική κυβέρνηση έχει επενδύσει χρήματα στη σύντηξη, οι ΗΠΑ 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 είναι επιτυχείς, 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