Οι επιστήμονες πέτυχαν μια ρεκόρ έκρηξης ενέργειας 10 τετράκις εκατομμυρίων βατ χρησιμοποιώντας 192 γιγάντια λέιζερ
Ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια πέτυχαν ένα πρωτοποριακό αποτέλεσμα στην πυρηνική σύντηξη, δημιουργώντας μια έκρηξη ενέργειας άνω των 10 τετράκις εκατομμυρίων βατ.
Αυτό επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας 192 γιγάντια λέιζερ για να στοχεύσουν ένα μικροσκοπικό σφαιρίδιο υδρογόνου, απελευθερώνοντας 1,3 megajoules ενέργειας σε κλάσμα του δευτερολέπτου. Το πείραμα, που πραγματοποιήθηκε στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF), σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην έρευνα για τη σύντηξη και φέρνει τους επιστήμονες πιο κοντά στην επίτευξη της «ανάφλεξης», όπου μια αντίδραση σύντηξης παράγει περισσότερη ενέργεια από όση καταναλώνει.
Ρεκόρ Ενεργειακής Απόδοσης
Σε αυτό το τελευταίο πείραμα, που πραγματοποιήθηκε στο NIF, οι ερευνητές εστίασαν έντονες δέσμες φωτός από τα μεγαλύτερα λέιζερ στον κόσμο σε ένα σφαιρίδιο υδρογόνου μεγέθους μπιζελιού. Τα λέιζερ παρέδωσαν μια τεράστια ποσότητα ενέργειας στο σφαιρίδιο, προκαλώντας το να εκπέμπει 1,3 megajoules ενέργειας σε μόλις 100 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Αυτή η ποσότητα ενέργειας ισοδυναμεί με περίπου το 10% του ηλιακού φωτός που χτυπά τη Γη ανά πάσα στιγμή και είναι σημαντικά υψηλότερη από το προηγούμενο ρεκόρ των 170 kilojoules.
Παρόλο που το σφαιρίδιο υδρογόνου απορρόφησε περισσότερη ενέργεια από τα λέιζερ από όση απελευθέρωσε, το πείραμα παρήγαγε περίπου το 70% της απορροφούμενης ενέργειας, μια δραματική βελτίωση σε σχέση με τις προηγούμενες προσπάθειες. Οι επιστήμονες ελπίζουν να φτάσουν τελικά στο σημείο ισορροπίας, όπου η αντίδραση σύντηξης απελευθερώνει το 100% ή περισσότερο της ενέργειας που απορροφά.
Η επιτυχία αυτού του πειράματος όχι μόνο προωθεί την έρευνα για την πυρηνική σύντηξη, αλλά και ενισχύει την ικανότητα του εργαστηρίου να μελετά τα όπλα πυρηνικής σύντηξης, την κύρια αποστολή του NIF. Επιπλέον, τα αποτελέσματα αποτελούν ένα πολλά υποσχόμενο βήμα προς την πιθανή χρήση της σύντηξης ως βιώσιμης πηγής ενέργειας στη Γη.
Δυναμικό Ενέργειας Σύντηξης
Αν και τα αστέρια μπορούν να συντήξουν πολλά διαφορετικά στοιχεία, η κύρια πηγή ενέργειάς τους προέρχεται από τη σύντηξη υδρογόνου σε ήλιο.
Η πυρηνική σύντηξη, η διαδικασία που τροφοδοτεί αστέρια όπως ο Ήλιος, συμβαίνει όταν ελαφρύτεροι ατομικοί πυρήνες, όπως το υδρογόνο, συνδυάζονται για να σχηματίσουν βαρύτερα στοιχεία, απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Σε αντίθεση με τους τρέχοντες πυρηνικούς σταθμούς, οι οποίοι βασίζονται στην πυρηνική σχάση (διάσπαση βαρύτερων στοιχείων), η σύντηξη υπόσχεται να είναι μια καθαρότερη και ασφαλέστερη πηγή ενέργειας χωρίς μακροχρόνια ραδιενεργά απόβλητα.
Ενώ η σύντηξη ήταν δύσκολο να αναπαραχθεί στη Γη, οι ερευνητές έχουν αφιερώσει δεκαετίες στην ανάπτυξη μεθόδων για τη διατήρηση των αντιδράσεων σύντηξης. Οι περισσότερες προσπάθειες, όπως το έργο ITER στη Γαλλία, χρησιμοποιούν μια συσκευή που ονομάζεται tokamak για να περιέχουν υπερθερμασμένο πλάσμα μέσα σε μαγνητικά πεδία. Ωστόσο, η μέθοδος σύντηξης με λέιζερ που χρησιμοποιείται από το NIF προσφέρει μια διαφορετική προσέγγιση, εστιάζοντας έντονες δέσμες λέιζερ σε σφαιρίδια καυσίμου υδρογόνου για την επίτευξη σύντηξης.
Παρά την πρωτοποριακή επιτυχία, η εγκατάσταση του NIF δεν είναι κατάλληλη για εμπορική παραγωγή ενέργειας επειδή τα λέιζερ του μπορούν να πυροδοτηθούν μόνο μία φορά την ημέρα. Ένας εμπορικός σταθμός παραγωγής ενέργειας από σύντηξη θα χρειαζόταν να εξατμίζει πολλά σφαιρίδια καυσίμου κάθε δευτερόλεπτο. Ωστόσο, καταβάλλονται προσπάθειες για την προσαρμογή αυτής της διαδικασίας για εμπορική χρήση. Επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC εργάζονται πάνω σε ένα σύστημα λέιζερ χαμηλότερης ισχύος που θα μπορούσε να πυροδοτηθεί πολύ πιο γρήγορα, ανοίγοντας ενδεχομένως το δρόμο για σταθμούς παραγωγής ενέργειας από σύντηξη με λέιζερ.
Μέλλον της Ενέργειας Σύντηξης
Παρόλο που υπάρχουν προκλήσεις μπροστά μας, πολλοί επιστήμονες είναι αισιόδοξοι για το μέλλον της πυρηνικής σύντηξης. Φυσικοί όπως ο Siegfried Glenzer από το SLAC πιστεύουν ότι η ενέργεια σύντηξης θα μπορούσε να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στη μείωση των εκπομπών άνθρακα και στην αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων. Άλλοι, όπως ο συνταξιούχος φυσικός Stephen Bodner, αναγνωρίζουν ότι ενώ το σύστημα NIF έχει περιορισμούς, τα τελευταία αποτελέσματα καταδεικνύουν τις δυνατότητες της σύντηξης με λέιζερ.
Οι γραμμές δέσμης λέιζερ NIF εισέρχονται σε ένα μέρος του θαλάμου-στόχου. Ο Jemison χρειάστηκε πέντε εκθέσεις για να καταγράψει το εύρος του φωτός στο αμυδρά φωτισμένο σημείο. (Πίστωση εικόνας: Damien Jemison/NIF)
Καθώς η έρευνα συνεχίζεται, οι Ηνωμένες Πολιτείες ενδέχεται να προχωρήσουν με ένα σημαντικό πρόγραμμα ενέργειας σύντηξης λέιζερ, φέρνοντάς μας πιο κοντά στην επίτευξη μιας καθαρής και ουσιαστικά απεριόριστης πηγής ενέργειας.
