Το αδελφάκι του stellarator το tokamak,

Για περισσότερα από 60 χρόνια, οι επιστήμονες έχουν ονειρευτεί μια καθαρή, ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, με τη μορφή της πυρηνικής σύντηξης. Και ακόμα ονειρεύονται. Όμως, χάρη στις προσπάθειες του Ινστιτούτου Max Planck Φυσικής Πλάσματος, οι ειδικοί ελπίζουν ότι αυτό θα μπορούσε να αλλάξει σύντομα.


Πέρυσι, μετά από 1.100.000 κατασκευαστικές ώρες, το Ινστιτούτο ολοκλήρωσε την μεγαλύτερη μηχανή πυρηνικής σύντηξης στον κόσμο στο είδος της, που ονομάζεται STELLARATOR.


Το μηχάνημα, το οποίο έχει διάμετρο 52 ποδιών ( 15 μέτρα), ονομάζεται W7-X. Περίμεναν να μην μπορέσει να γίνει έως το 2100, όμως τελικά αυτό που ονειρεύονταν για 60 χρόνια επιστήμονες από όλο τον κόσμο μετά από ένα χρόνο δοκιμών και 1,1 δισ. δολάρια θα το πραγματοποιήσει έως το τέλος του μήνα η Γερμανία.

Το "Μαυρο Άλογο" των πυρηνικών αντιδραστήρων

Η μηχανή πυρηνικής σύντηξης, είναι γνωστή στην φυσική πλάσματος ως το "Μαυρο Άλογο" των πυρηνικών αντιδραστήρων, με το stellarators να είναι η πιο πολύπλοκη εκδοχή του.

Το παρακάτω GIF δείχνει τα πολλά διαφορετικά στρώματα του W7-X, το οποίο χρειάστηκε 19 χρόνια για να ολοκληρωθεί:

Οι μηχανές W7-X, χρειάστηκαν 19 χρόνια για να ολοκληρωθούν.

Από το 2003 έως το 2007, το project κατασκευής του stellarator υπέφερε από κατασκευαστικά λάθη, με λίγα stellarators να καταφέρνουν να ολοκληρωθούν.



Το αδελφάκι του stellarator το tokamak, είναι σε ευρεία χρήσει εδώ και χρόνια, ενώ έχουν κατασκευαστεί συνολικά 200, όμως λειτουργεί καλύτερα σαν πυρηνικός αντιδραστήρας.

Το μηχάνημα της Γερμανίας αναμένεται να αλλάξει το παιχνίδι στην πυρηνική ενέργεια αφού δεν παράγει πυρηνικά απόβλητα.

Το μυστικό της επιτυχίας του είναι το «πλάσμα», δηλαδή το αέριο που θερμαίνεται πάνω από 80 εκατ. βαθμούς κελσίου.

Οι μηχανές Tokamaks μπορούν να ελέγξουν το πλάσμα για μόνο 7 λεπτά, ενώ στην γερμανική εκδοχή της μηχανής, ο χρόνος αυτός ανεβαίνει για μισή ώρα.

"Ο κόσμος περιμένει αν θα καταφέρουμε να αυξήσουμε τον χρόνο για μεγαλύτερη περίοδο", αναφέρει ο David Gates, φυσικός στο Princeton Plasma Physics Laboratory.

Πως λειτουργεί ο αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης

Το κλειδί για έναν επιτυχημένο αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης οποιουδήποτε είδους είναι η δημιουργία, ο περιορισμός και ο έλεγχος άμορφης μάζας αερίων, που ονομάζονται πλάσμα που έχει θερμανθεί σε θερμοκρασίες πάνω από 180 εκατομμύρια βαθμούς Fahrenheit.

Σε αυτές τις καυτές θερμοκρασίες, τα ηλεκτρόνια αποσπούνται από τα άτομα τους σχηματίζοντας ιόντα. Υπό αυτές τις ακραίες συνθήκες οι απωθητικές δυνάμεις, που συνήθως κάνουν τα ιόντα να αναπηδούν το ένα το άλλο καθώς συγκρούονται, όπως τα συγκρουόμενα αυτοκινητάκια, υπερνικούνται.

Τα ιόντα είναι συνεπώς σε θέση να συγκρούονται και να συντήκονται μαζί, παράγοντας ενέργεια, και έχετε ολοκληρώσει την πυρηνική σύντηξη. Η πυρηνική σύντηξη είναι διαφορετική από ό, τι σήμερα τα καύσιμα για τους πυρηνικούς αντιδραστήρες, που λειτουργούν με ενέργεια από άτομα που διασπώνται, αντί να συγχωνεύονται μαζί.

Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία που τροφοδοτεί τον ήλιο μας για 4,5 δις περίπου χρόνια και θα συνεχίσει να το κάνει για τα επόμενα 'οπως εκτιμάται 4 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αφού οι μηχανικοί έχουν θερμάνει το αέριο στον αντιδραστήρα στη σωστή θερμοκρασία, χρησιμοποιούν υπέρ-ψυχρά μαγνητικά πηνία για να παράγουν ισχυρά μαγνητικά πεδία που περιέχουν και ελέγχουν το πλάσμα.

Δείτε το time-lapse video κατασκευής της μηχανής W7-X:
https://www.youtube.com/watch?v=u-fbBRAxJNk. https://youtu.be/u-fbBRAxJNk