Η αναζήτηση για την παραγωγή ενέργειας μέσω της πυρηνικής σύντηξης έχει ενταθεί σημαντικά. Με τις τελευταίες επιστημονικές εξελίξεις και μια αυξανόμενη ροή επενδύσεων σε ιδιωτικά έργα, το όνειρο της παραγωγής ενέργειας που μιμείται τις διαδικασίες που διατηρούν τα αστέρια αναμμένα, φαίνεται πλέον εφικτό.
Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία που τροφοδοτεί τον Ήλιο και άλλους αστέρες, όπου οι πυρήνες του υδρογόνου συγχωνεύονται υπό ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις, σχηματίζοντας ήλιο και απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Η αναπαραγωγή αυτής της διαδικασίας στη Γη θεωρείται η «καθαρή» μορφή παραγωγής ενέργειας, καθώς δεν παράγει επικίνδυνα απόβλητα όπως η σχάση.
Ωστόσο, η δημιουργία ενός κατάλληλου περιβάλλοντος για την έναρξη και τη διατήρηση της σύντηξης στη Γη είναι μια μεγάλη πρόκληση, λόγω των απαιτούμενων ακραίων θερμοκρασιών και πιέσεων. Για πάνω από 70 χρόνια, οι επιστήμονες προσπαθούν να μετατρέψουν την πυρηνική σύντηξη σε μια ασφαλή, καθαρή και σχεδόν ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, με τα κύρια καύσιμα να είναι διαθέσιμα στη φύση, όπως το δευτέριο που βρίσκεται στο θαλασσινό νερό.
Μια σημαντική πρόοδος σημειώθηκε στις 5 Δεκεμβρίου 2022, όταν επιστήμονες από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στις ΗΠΑ κατάφεραν να παράγουν 3 μεγατζάουλ ενέργειας, χρησιμοποιώντας 192 λέιζερ υπεριώδους ακτινοβολίας. Αυτή η επιτυχία αποδεικνύει για πρώτη φορά ότι είναι εφικτή η θετική ενεργειακή απόδοση μέσω της πυρηνικής σύντηξης στη Γη, μιμούμενη τις διαδικασίες του Ήλιου.
Παρά την επιτυχία του πειράματος, εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν προτού η σύντηξη γίνει εμπορικά βιώσιμη. Το σύστημα λέιζερ του Lawrence Livermore μπορεί να παράγει έναν παλμό κάθε επτά έως οκτώ ώρες, ενώ για μια πλήρως λειτουργική μονάδα παραγωγής ενέργειας απαιτούνται τουλάχιστον 10 παλμοί το δευτερόλεπτο. Επιπλέον, η εγκατάσταση αυτή σχεδιάστηκε κυρίως για πειραματικούς σκοπούς και όχι για παραγωγή ενέργειας.
Δύο κύριες μέθοδοι έρευνας: μαγνητική και αδρανειακή σύντηξη
Η πυρηνική σύντηξη μπορεί να επιτευχθεί με δύο βασικές μεθόδους: τη μαγνητική και την αδρανειακή σύντηξη. Η αδρανειακή μέθοδος, που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα του Livermore, επιτυγχάνει τη σύντηξη μέσω πίεσης, ενώ η μαγνητική μέθοδος βασίζεται σε ειδικούς αντιδραστήρες που συγκρατούν το αέριο υδρογόνο με μαγνητικά πεδία.
Αν και η αδρανειακή μέθοδος θεωρείται λιγότερο ανεπτυγμένη σε σύγκριση με τη μαγνητική, το πείραμα στο Livermore έχει αναζωογονήσει το ενδιαφέρον για την πυρηνική σύντηξη, με πολλές χώρες και ιδιωτικές εταιρείες να αναζητούν τρόπους να κάνουν την τεχνολογία βιώσιμη.
Οι προκλήσεις και οι επενδύσεις
Η έρευνα για την πυρηνική σύντηξη απαιτεί σημαντικές επενδύσεις και διεθνή συνεργασία. Η Γερμανία έχει ξεκινήσει ένα ερευνητικό πρόγραμμα αξίας 1 δισεκατομμυρίου ευρώ με στόχο την ανάπτυξη ενός εργοστασίου σύντηξης μέχρι το 2040. Παρομοίως, το Ηνωμένο Βασίλειο προγραμματίζει την κατασκευή του δικού του εργοστασίου σύντηξης, STEP, σε έναν παλιό σταθμό παραγωγής ενέργειας στη κεντρική Αγγλία.
Η Κίνα επενδύει περίπου 1,5 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως στον τομέα και στοχεύει να έχει το πρώτο της βιομηχανικό πρωτότυπο αντιδραστήρα σύντηξης, τον «τεχνητό ήλιο», το 2035. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επίσης εγκρίνει ρεκόρ επενδύσεων 1,48 δισεκατομμυρίων δολαρίων από το Κογκρέσο.
Οι ιδιωτικές επενδύσεις είναι επίσης καθοριστικές, με δισεκατομμυριούχους όπως οι Jeff Bezos και Bill Gates να επενδύουν δισεκατομμύρια στην έρευνα της σύντηξης, ενώ η παγκόσμια κοινότητα καταγράφει μια εκθετική αύξηση των ιδιωτικών επενδύσεων τα τελευταία χρόνια.
ITER και οι μελλοντικές προοπτικές
Το μεγαλύτερο έργο στον τομέα είναι ο ITER, ένας διεθνής πειραματικός αντιδραστήρας στη Γαλλία, που έχει σχεδιαστεί για να αποδείξει τη βιωσιμότητα της μαγνητικής σύντηξης σε μεγάλη κλίμακα. Παρά τις καθυστερήσεις και τα υπερβάλλοντα κόστη, το έργο αναμένεται να αποφέρει σημαντικά αποτελέσματα έως το 2039.
Η πυρηνική σύντηξη, αν και βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο, έχει τη δυνατότητα να αλλάξει ριζικά τον τρόπο παραγωγής ενέργειας παγκοσμίως. Οι πρόσφατες επιτυχίες ενισχύουν την πεποίθηση ότι η τεχνολογία μπορεί να επιτύχει, αν και παραμένουν πολλές προκλήσεις, όπως η κλίμακα παραγωγής και η ενεργειακή απόδοση.
Η νύχτα της 5ης Δεκεμβρίου, όταν το μικροσκοπικό σφαιρίδιο εξερράγη στο κέντρο του θαλάμου κενού στην Καλιφόρνια, σηματοδότησε μια καμπή στην πορεία προς την πυρηνική ενέργεια σύντηξης. «Ήταν ένα σημείο καμπής, που έδωσε στον κόσμο την εμπιστοσύνη ότι είναι εφικτό», δήλωσε ο Μπρούνο Βαν Βόντεργκεμ, επικεφαλής των επιχειρήσεων στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF). Η επόμενη μεγάλη πρόκληση είναι να δούμε πότε οι μεγάλες εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας θα αρχίσουν να επενδύουν σοβαρά στην τεχνολογία αυτή.
