 
| |||||
ITER Ο αντιδραστήρας που θα αλλάξει τον κόσμο Ύστερα από μαραθώνιες διαβουλεύσεις πολλών ετών άρχισε επιτέλους η αντίστροφη μέτρηση για την κατασκευή στην πόλη Κανταράς της Γαλλίας του θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα από ένα κονσόρτσιουμ κρατών. Ο αντιδραστήρας αναμένεται να είναι έτοιμος το 2016. H επιτυχής λειτουργία του θα σηματοδοτήσει την είσοδο του τεχνολογικού πολιτισμού μας σε μια νέα φάση X. ΒΑΡΒΟΓΛΗΣ
H εφαρμοσμένη έρευνα για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών έχει αρχίσει να ξεπερνά την αντοχή του προϋπολογισμού ακόμη και των περισσότερο οικονομικά ανεπτυγμένων κρατών. H λύση στο πρόβλημα αυτό φαίνεται να είναι η διεθνής διακρατική συνεργασία και η πρώτη κοινοπραξία κρατών που συνεργάζονται για την επίλυση του ενεργειακού προβλήματος της ανθρωπότητας φαίνεται ότι βρίσκεται σε καλό δρόμο. Σκοπός της συνεργασίας είναι η κατασκευή του πρώτου πειραματικού θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα, ο οποίος θα αποδείξει τη δυνατότητα κατασκευής εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος που θα χρησιμοποιούν ως πηγή ενέργειας τη σύντηξη του υδρογόνου σε ήλιο. Στην κοινοπραξία των κρατών που θα κατασκευάσει τον νέο αντιδραστήρα συμμετέχουν όλες σχεδόν οι οικονομικά ανεπτυγμένες χώρες του κόσμου, Ευρωπαϊκή Ένωση, ΗΠΑ, Ρωσία, Ιαπωνία, Κίνα, Κορέα και Ελβετία, ενώ το όλο εγχείρημα τελεί υπό την αιγίδα της Διεθνούς Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας. Ένας προληπτικός θα έλεγε ότι η κατάλληλη επιλογή της ονομασίας ενός πειράματος μπορεί, ίσως, να συντελέσει στην επιτυχία του. Από την άποψη αυτή η κατασκευή του νέου αντιδραστήρα ξεκινάει με τους καλύτερους οιωνούς, αφού το αρκτικόλεξο ITER, που προκύπτει από τις λέξεις International Thermonuclear Experimental Reactor (διεθνής πειραματικός θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας), είναι ταυτόχρονα και λατινική λέξη, που σημαίνει δρόμος. Προφανώς οι επιστήμονες των κρατών-συνεταίρων ελπίζουν ότι η επιτυχία του ITER θα ανοίξει τον δρόμο για τη διεθνή συνεργασία στον τομέα της παραγωγής ενέργειας. Αν όλα πάνε καλά, η λειτουργία του αντιδραστήρα ITER θα αρχίσει το 2016. Ιστορική αναδρομή Από το 1954, οπότε έγινε η πρώτη δοκιμή βόμβας υδρογόνου, οι φυσικοί είχαν ήδη αρχίσει τις προσπάθειες για την ειρηνική χρήση αυτής της νέας πηγής ενέργειας, της σύντηξης του υδρογόνου. Ο στόχος αυτός όμως αποδείχθηκε πολύ δυσκολότερος από την αντίστοιχη προσπάθεια για την τιθάσευση της ατομικής ενέργειας από τη διάσπαση του ουρανίου. Ο λόγος είναι ότι η σύντηξη του υδρογόνου πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες πολλών εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, ενώ ακόμη και τα πιο ανθεκτικά υλικά που διαθέτουμε στη Γη λιώνουν στους 3.000 ή 4.000 χιλιάδες βαθμούς. Πώς μπορεί λοιπόν να κατασκευασθεί αντιδραστήρας που να αντέχει σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες; Από το 1954 ως σήμερα δοκιμάστηκαν πολλές ιδέες. Μία από τις πρώτες ιδέες, που αποδείχθηκε και η πιο επιτυχημένη, ήταν η χρήση ενός μαγνητικού πεδίου ως «αόρατου τοιχώματος» του αντιδραστήρα. Στις υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται για τη σύντηξη, το υδρογόνο είναι ιονισμένο, δηλαδή τα ηλεκτρόνια έχουν αποσπαστεί από τους πυρήνες και το αέριο είναι πια ένα μείγμα από πρωτόνια, που είναι οι πυρήνες των ατόμων του υδρογόνου, και ηλεκτρόνια. Το μείγμα αυτό ονομάζεται πλάσμα. Σύμφωνα όμως με έναν από τους βασικούς νόμους της Φυσικής, το πλάσμα «απωθείται» από τις περιοχές όπου υπάρχει ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Επομένως το μόνο που χρειάζεται για να «συγκρατήσουμε» το πλάσμα στον θερμοπυρηνικό αντιδραστήρα είναι να τοποθετήσουμε μια σειρά από μαγνήτες με τέτοιον τρόπο ώστε το μαγνητικό πεδίο να είναι ασθενές στο κέντρο του αντιδραστήρα και ισχυρό κοντά στα τοιχώματα. Θυμάμαι ότι η ιδέα αυτή, με την ονομασία «μαγνητική φιάλη», υπήρχε ήδη στο βιβλίο Φυσικής του Μάζη, που διαβάζαμε για τις εισαγωγικές εξετάσεις στα πανεπιστήμια τη δεκαετία του 1960. H υλοποίησή της όμως καθυστέρησε αρκετές δεκαετίες, επειδή οι δυσκολίες ήταν πολύ περισσότερες απ' όσες μπορούσε να φανταστεί κανείς στην αρχή. Πραγματικά, παρ' όλο που υπάρχουν πολλοί τρόποι να διατάξει κανείς μαγνήτες για να επιτύχει το ζητούμενο αποτέλεσμα, όλοι τους πάσχουν από το ίδιο μειονέκτημα. Το πλάσμα στο εσωτερικό του θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα εκπέμπει ραδιοκύματα, τα οποία διασχίζουν ελεύθερα το μαγνητικό πεδίο και μεταφέρουν έξω από τον αντιδραστήρα την ενέργεια με την οποία προσπαθούμε να το θερμάνουμε! Χρειάστηκαν πολλές δεκαετίες ερευνητικών προσπαθειών για να βρεθεί η τεχνολογική λύση σε αυτό το δύσκολο πρόβλημα. Σήμερα έχουμε καταλήξει στο μοντέλο τόκαμακ, έναν αντιδραστήρα σε σχήμα σαμπρέλας που έχει προταθεί από σοβιετικούς επιστήμονες. Ο πειραματικός αντιδραστήρας ITER θα κατασκευασθεί με βάση αυτό το μοντέλο και αναμένεται ότι θα επιβεβαιώσει την ορθότητα αυτής της επιλογής. Αν όλα πάνε καλά, το επόμενο βήμα θα είναι η κατασκευή του πρώτου ολοκληρωμένου θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα, που θα παράγει ηλεκτρική ενέργεια από τη σύντηξη του υδρογόνου. Επιστημονική ερμηνεία H ενέργεια που παράγεται κατά τη θερμοπυρηνική σύντηξη προέρχεται από την περίφημη σχέση που διατύπωσε ο Αϊνστάιν το 1905, Ε = mc2. Οι πυρηνικοί φυσικοί γνώριζαν ήδη από τη δεκαετία του 1930 ότι ο πυρήνας του ατόμου του ηλίου, που αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια, «ζυγίζει» κατά 0,7% λιγότερο απ' ό,τι τέσσερις πυρήνες υδρογόνου, δηλαδή τέσσερα πρωτόνια. Ετσι ήταν εύκολο να συμπεράνουν ότι, αν ήταν δυνατόν να «κατασκευάσουμε» έναν πυρήνα ηλίου από τέσσερις πυρήνες υδρογόνου, θα «περίσσευε» μια μικρή ποσότητα ύλης ίση με το 0,7% της μάζας του υδρογόνου. H ύλη αυτή, σύμφωνα με τη σχέση του Αϊνστάιν, θα μετατρεπόταν σε ενέργεια. Μπορεί το ποσοστό της μάζας να φαίνεται μικρό, δεν θα πρέπει να ξεχνάμε όμως ότι πολλαπλασιάζεται με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός, που είναι ο τεράστιος αριθμός 1.000.000.000.000.000.000.000, δηλαδή 1 δισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια! Ετσι προκύπτει ότι, για κάθε γραμμάριο υδρογόνου που μετατρέπουμε σε ήλιο, παίρνουμε τόση ενέργεια, όση ηλεκτρική ενέργεια καταναλίσκει όλη η Ελλάδα σε μία ώρα! Σύντηξη και πολιτική Κάθε φορά που η τιμή του πετρελαίου ανεβαίνει, οι κυβερνήσεις των οικονομικώς ανεπτυγμένων χωρών αποφασίζουν να χρηματοδοτήσουν την έρευνα για την ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη. Έτσι η πρόοδος σε αυτόν τον τομέα ακολουθεί την τιμή του πετρελαίου! Κατά την προηγούμενη μεγάλη πετρελαϊκή κρίση, στα τέλη της δεκαετίας του 1970, οι μεγάλες δυνάμεις της εποχής, οι ΗΠΑ, η ΕΣΣΔ και οι ευρωπαϊκές χώρες του οργανισμού Ευρατόμ, είχαν επιτύχει μεγάλη πρόοδο. Ωστόσο με τη υποχώρηση των τιμών του πετρελαίου περιορίστηκε και η χρηματοδότηση των ερευνητικών προσπαθειών. Από την εποχή εκείνη δεν έχει γίνει κάποιο ουσιαστικό βήμα. Το σχέδιο της κατασκευής του αντιδραστήρα ITER καρκινοβατούσε εδώ και αρκετά χρόνια, με βασικό πρόβλημα τη χώρα εγκατάστασης. Όλες οι χώρες της κοινοπραξίας ήθελαν να φιλοξενήσουν τον αντιδραστήρα επειδή, σε αντίθεση με τους ατομικούς αντιδραστήρες ουρανίου, που έχουν πάντα τον κίνδυνο έκρηξης και παράγουν ραδιενεργά κατάλοιπα, οι θερμοπυρηνικοί αντιδραστήρες είναι ασφαλείς και «καθαροί». Τελικά φαίνεται ότι η συνεχιζόμενη αύξηση των τιμών του πετρελαίου επέδρασε καταλυτικά στις διαπραγματεύσεις και αποφασίστηκε τελικά να κατασκευαστεί ο αντιδραστήρας στην πόλη Κανταράς της Γαλλίας, θέση που υποστήριζε η Ευρωπαϊκή Ένωση. H επιτυχής λειτουργία του αντιδραστήρα ITER θα αποτελέσει ένα από τα πιο σημαντικά ορόσημα του τεχνολογικού μας πολιτισμού. Θα σημάνει την οριστική απεξάρτηση των ανθρώπων από τις σημαντικότερες ως σήμερα πηγές ενέργειας, το κάρβουνο και το πετρέλαιο, και θα μπορούσε να οδηγήσει σε λιγότερο ανταγωνιστικές διακρατικές σχέσεις. Πραγματικά, αν κοιτάξει κανείς τις τελευταίες εκατονταετίες της ανθρώπινης ιστορίας, θα διαπιστώσει ότι οι περισσότεροι μεγάλοι πόλεμοι έγιναν για την κατοχή και διαχείριση των πηγών ενέργειας, που ήταν πάντοτε εντοπισμένες σε μικρές περιοχές του πλανήτη και είχαν περιορισμένη δυναμικότητα. Αντίθετα, το νερό, από το οποίο είναι εύκολο να πάρουμε το βαρύ ύδωρ και στη συνέχεια το δευτέριο με απλή ηλεκτρόλυση, υπάρχει σε κάθε γωνιά του πλανήτη και η ποσότητά του είναι τέτοια ώστε να θεωρείται λυμένο το ενεργειακό πρόβλημα των κατοίκων του πλανήτη μας για πολλές χιλιετίες. Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Φυσικής στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Το ΒΗΜΑ, 04/09/2005 , Σελ.: H04 | |||||
