Ένα Manhattan Project Plus καλείται να αναπτύξει ενέργεια σύντηξης.

Ένα Manhattan Project Plus καλείται να αναπτύξει ενέργεια σύντηξης.

30 September 2021 0 Von admin

Εδώ φαίνεται το hohlraum, το κέλυφος της κάψουλας και ο σωλήνας πλήρωσης που χρησιμοποιήθηκαν στο τελευταίο πείραμα αντίδρασης σύντηξης Lawrence Livermore. (Πιστωτική εικόνα: Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore)

Χρειαζόμαστε ένα Manhattan Project Plus για να κάνουμε τους αντιδραστήρες σύντηξης μέρος του επιθυμητού αποτελέσματος μηδενικών εκπομπών μέχρι τα μέσα του αιώνα. Το γιατί αυτό δεν είναι μεγαλύτερη υπόθεση από ό, τι σήμερα είναι πέρα ​​από εμένα. Μήπως επειδή ολόκληρη η βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας είναι μολυσμένη από ατυχήματα του παρελθόντος και ράβδους αναλωμένου καυσίμου; Or μήπως επειδή το ευρύ κοινό δεν καταλαβαίνει τις διαφορές μεταξύ της ενέργειας σύντηξης και της σχάσης; Γιατί η πυρηνική σύντηξη δεν είναι πυρηνική σχάση. Και παρόλο που η απαιτούμενη επένδυση είναι σημαντική, η ανταμοιβή για τον πλανήτη μας θα είναι τεράστια. Οι αντιδραστήρες σύντηξης θα προκαλούσαν μηδενικές εκπομπές. Με την προμήθεια υλικών χαμηλών εκπομπών άνθρακα και τη χρήση αλυσίδων ανεφοδιασμού χαμηλών εκπομπών, ακόμη και η κατασκευή θα μπορούσε να συμβάλει περιορισμένα στην ατμοσφαιρική θέρμανση.

Γι ‘αυτό και με ενθουσίασε λίγο η ανακοίνωση από το Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Λίβερμορ στην Καλιφόρνια όπου πραγματοποιήθηκε μια δοκιμή που παρήγαγε σημαντικές ποσότητες ενέργειας σε ένα πείραμα πυρηνικής σύντηξης. Ο στόχος ήταν ένας μικροσκοπικός περιέκτης μεγέθους ΒΒ ατόμων υδρογόνου, που αναφέρεται ως περίβλημα και σωλήνας πλήρωσης κάψουλας hohlraum, εντός ενός θαλάμου κενού διαμέτρου 10 μέτρων. Λέιζερ στοχευμένα με ακρίβεια πυροβολήθηκαν εναντίον του προκαλώντας απόκριση σύντηξης πριν από την ανάφλεξη που απελευθέρωσε ενέργεια 1,3 megajoules (MJ). Η εισροή ενέργειας για τη δημιουργία της αντίδρασης ήταν ακόμα μεγαλύτερη από την ενέργεια που απελευθερώθηκε, αλλά για πρώτη φορά, στο 70%, περιγράφεται ότι βρίσκεται στο κατώφλι της ανάφλεξης με σύντηξη.

Τώρα 1,3 MJ δεν είναι πολλή ενέργεια. Ως πλαίσιο αναφοράς, μεταφράζεται σε περίπου 0,36 κιλοβατώρες, η οποία είναι αρκετή ενέργεια για να λειτουργήσει μια λάμπα 100 watt για περίπου 3,6 ώρες. Να θυμάστε ότι η ποσότητα καυσίμου ήταν μικρή, αλλά όσο αυξάνονταν οι ενεργειακές απαιτήσεις, ήταν ακόμα πολύ μακριά από την αχαϊκή στιγμή για την ενέργεια σύντηξης ως βιώσιμη τεχνολογία για εμπορική εφαρμογή.

Η ομάδα του Lawrence Livermore περιέγραψε τα αποτελέσματά τους ως οκταπλάσια βελτίωση σε σχέση με προηγούμενο πείραμα που πραγματοποιήθηκε την άνοιξη και 25 φορές αύξηση σε σχέση με αυτά που πραγματοποιήθηκαν το 2018. Τα σχέδια για επανάληψη του πειράματος για να διαπιστωθεί εάν τα αποτελέσματα μπορούν να διπλασιαστούν προχωρούν.

Σε ένα άρθρο για το πείραμα του Λόρενς Λίβερμορ που εμφανίστηκε στο Ο κηδεμόνας, Ο Jeremy Chittenden, συν-διευθυντής του Κέντρου Αδρανειακής Σύντηξης στο Imperial College του Λονδίνου, σημείωσε ότι τα αποτελέσματα αντιπροσωπεύουν μια βελτίωση πάνω από 1.000 φορές από τις αποδόσεις το 2011. Συνέχισε λέγοντας «Σύντομα μπορεί να φτάσουμε σε περισσότερα ενεργειακά ορόσημα, όπως η υπέρβαση της εισροής ενέργειας από τα λέιζερ που χρησιμοποιούνται για να ξεκινήσει η διαδικασία».

Οι αντιδραστήρες ενέργειας σύντηξης παίρνουν μικρά άτομα όπως το υδρογόνο και τα συνενώνουν για να παράγουν βαρύτερα όπως το ήλιο. Ο παράγοντας μορφής για αυτές τις εγκαταστάσεις δεν χρειάζεται να είναι τα τέρατα που βλέπουμε για τους αντιδραστήρες σχάσης με τις τεράστιες δομές συγκράτησης από σκυρόδεμα. Ένας αντιδραστήρας σύντηξης μπορεί να στεγαστεί σε ένα κτίριο μέσου μεγέθους. Και το καύσιμο για να λειτουργήσει είναι άμεσα διαθέσιμο. Εκτός όμως από την πρόκληση της καθαρής θετικής απόδοσης, η κατασκευή μιας τέτοιας εγκατάστασης και τα χρησιμοποιούμενα υλικά πρέπει ακόμη να αντιμετωπιστούν. Εκτός εάν ένας αντιδραστήρας σύντηξης παράγει 30 φορές μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση από την είσοδο και η δομή συγκράτησής του αποδεικνύει την ικανότητα να αντέχει σε συνεχείς πυρηνικούς βομβαρδισμούς κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής των εγκαταστάσεων 30 ετών ή περισσότερο, η εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας παραμένει προβληματική.

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο Λόρενς Λίβερμορ είναι σε καλό δρόμο για να επιτύχει σύντομα καθαρή θετική παραγωγή ενέργειας έναντι της εισροής. Είναι σε αγώνα για να νικήσει τον ανταγωνισμό που προέρχεται από κυβερνητική και ιδιωτική βιομηχανία σε άλλες εγκαταστάσεις στις ΗΠΑ, την Ευρωπαϊκή Ένωση, το Ηνωμένο Βασίλειο, τη Ρωσία, τον Καναδά, την Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα και την Κίνα.

Επίλυση της κατασκευής υλικό ζήτημα θα πρέπει να ξεπεράσει αρκετά απαγορευτικά κόστη. Τα τρέχοντα υποψήφια υλικά για αντιδραστήρες σύντηξης περιλαμβάνουν βηρύλλιο και βολφράμιο. Ένα γραμμάριο βηρύλλιο κοστίζει 27 δολάρια ΗΠΑ. Υπάρχουν ένα εκατομμύριο γραμμάρια σε έναν μετρικό τόνο, ώστε να μπορείτε να καταλάβετε πόσο απότομο θα είναι το κόστος χρήσης αυτού του υλικού. Από την άλλη πλευρά, το βολφράμιο στα 270 δολάρια ΗΠΑ ο μετρικός τόνος φαίνεται σχετικά φθηνό, αν και δεν είναι. Και το ζήτημα της μακροζωίας παραμένει άγνωστο μέχρι να έχουμε έναν αντιδραστήρα σύντηξης που λειτουργεί συνεχώς για ένα χρονικό διάστημα.

Όταν οι Ηνωμένες Πολιτείες δημιούργησαν το Manhattan Project για την ανάπτυξη της ατομικής βόμβας, η συνολική επένδυση σε δολάρια τότε ήταν 2 δισεκατομμύρια δολάρια που ισοδυναμούν με περίπου 23 δισεκατομμύρια δολάρια σε τρέχοντα δολάρια. Αυτό είναι ένα ενδιαφέρον νούμερο όταν αρχίσετε να εξετάζετε μέχρι σήμερα τις επενδύσεις στην τεχνολογία των αντιδραστήρων σύντηξης. Ο ITER στη Γαλλία όταν ολοκληρωθεί πιθανότατα θα κοστίσει 20 δισεκατομμύρια δολάρια. Η έρευνα για τη σύντηξη του Lawrence Livermore κοστίζει 4 δισεκατομμύρια δολάρια. Το Ηνωμένο Βασίλειο και η Κίνα βάζουν περίπου το ένα δισεκατομμύριο σε ξεχωριστά έργα. Προσθέτω ιδιωτικές επιχειρήσεις και εταιρείες επιχειρηματικών κεφαλαίων με τους συνολικούς αριθμούς να ξεπερνούν κατά πολύ το δισεκατομμύριο και έχετε ένα ποσό ακόμη μεγαλύτερο από αυτό που χρειάστηκε για την κατασκευή του πρώτου πυρηνικού όπλου.

Υπό την επικείμενη απειλή ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής, η ενέργεια σύντηξης θα μπορούσε να προσφέρει ένα μέσο για τον μετριασμό της υπερθέρμανσης του πλανήτη επιταχύνοντας την απομάκρυνση από τις πηγές ενέργειας άνθρακα. Η σύντηξη θα μπορούσε να έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων μικρότερων αποτυπωμάτων εγκαταστάσεων, μικρότερων αποτυπωμάτων άνθρακα κατά την κατασκευή και λιγότερων υλικών και αποβλήτων. (Τι κάνετε με τις παλιές λεπίδες ανεμογεννητριών;)

Η τιμή των 23 δισεκατομμυρίων δολαρίων που καταβλήθηκε για το Manhattan Project δεν θα μας οδηγήσει εκεί, αλλά ένα Manhattan Project Plus που ισοδυναμεί με δέκα φορές το ποσό ή περισσότερο που δαπανήθηκε τώρα θα μπορούσε να προωθήσει την τεχνολογία πολύ πιο γρήγορα. Και όταν λάβετε υπόψη τα τελικά αποτελέσματα, την ενεργειακή αυτάρκεια για ολόκληρο τον πλανήτη με καθαρές μηδενικές εκπομπές, αυτό δεν είναι μεγάλο ζητούμενο. Και όταν λάβετε υπόψη τις μαζικές επενδύσεις που πραγματοποιήθηκαν από έθνη σε όλο τον κόσμο τα τελευταία δύο χρόνια για την καταπολέμηση της πανδημίας του COVID-19, γνωρίζουμε ότι το μεγάλο αίτημα είναι δυνατό. Η υπερθέρμανση του πλανήτη είναι μια υπαρξιακή απειλή. Ενώ μπορεί να μάθουμε να ζούμε με τα χαμηλά επίπεδα μολύνσεων COVID-19 να επιμένουν, η άνοδος της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας μπορεί να κάνει μεγάλο μέρος του πλανήτη ακατοίκητο.