Πυρηνική σύντηξη; Ψυχραιμία, παιδιά

Γράφει στην AV (17/12) ο δρ Tony Raoulstone από το Κέιμπριτζ: «Αυτή τη στιγμή, για την παραγωγή ενέργειας μέσω της πυρηνικής σύντηξης που επετεύχθη σε ένα εργαστήριο και έγινε viral στα media, αρκεί για να δουλέψουν περίπου 10 ηλεκτρικοί βραστήρες με νερό. Για να μετατρέψουμε αυτήν την ποσότητα ενέργειας σε ηλεκτρισμό, θα πρέπει το ενεργειακό κέρδος από τη διαδικασία να είναι σημαντικά μεγαλύτερο. Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι το αποτέλεσμα αυτό […] είναι μια επιτυχία για την επιστήμη. Όμως ακόμη είναι πολύ μακριά από την παραγωγή χρήσιμης, άφθονης, καθαρής ενέργειας». Καλός ο Ρόουλστόουν. Προσεκτικός και διπλωματικός. Να μην τρελαθούμε μέσα σε μια φαντασιακή προσδοκία αμφίβολης σπουδαιότητας. Αλλά να μην σταματήσουμε και τη χρηματοδότηση της έρευνας εφόσον τα «πακέτα» Μπάιντεν, Γκέιτς, Μπέζος κ.α. βρίσκονται προ των θυρών. Αυτό ερμηνεύει και το επικοινωνιακό μπαράζ: «λύση στο πρόβλημα της ανθρωπότητας από το νέο επίτευγμα στο εργαστήριο του Λίβερμορ.» !

Πόσο μακριά βρίσκεται το αίσιον τέλος των προσπαθειών; Kανείς δεν ξέρει. Τον πρώτο αντιδραστήρα Tokamak στη Σοβιετική Ένωση έκανε ο Ζαχάροφ το 1951. Από τότε, αυτό το πολύτιμο μικρό πλεόνασμα ενέργειας το οποίο πρέπει να επιτευχθεί ώστε «η σύντηξη σε ένα κουταλάκι» να έχει οικονομικό νόημα, έχει ανακοινωθεί αρκετές φορές, αλλά το πέρασμα από την πειραματική στην εμπορική φάση καθυστέρησε μερικές δεκαετίες. Αν καθυστερήσει άλλες τόσες, τότε η «απάντηση» θα έχει χάσει το τρένο: για την Κλιματική Αλλαγή θα είναι πολύ αργά.

Πηγή έμπνευσης των πρωτεργατών της σύντηξης αποτελούν οι διεργασίες νουκλεοσύνθεσης που λαμβάνουν χώρα στον Ήλιο και στα άστρα κατά τη διάρκεια ζωής τους. Ένα τυπικό παράδειγμα είναι ο σχηματισμός ενός πυρήνα του στοιχείου «ήλιον» (He) από τη συνένωση τεσσάρων πρωτονίων. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση είναι περίπου 7 φορές μεγαλύτερη από εκείνη που απελευθερώνεται κατά την σχάση βαρέων πυρήνων. Επίσης, είναι πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από μια κλασική εξωθερμική αντίδραση.

Τα άστρα αποτελούνται κυρίως από την πρωταρχική ύλη η οποία δημιουργήθηκε στα πρώτα λίγα λεπτά μετά το Big Bang: πρόκειται για πάνω από 90% υδρογόνο, ένα μικρό ποσοστό ήλιον (He), και λιγότερο από 1% λοιπά βαρύτερα στοιχεία. Σ’ αυτούς τους φυσικούς αντιδραστήρες, το υδρογόνο «καίγεται» σε ήλιον, το οποίο, μετατρέπεται σε όλο και βαρύτερα νουκλίδια (σίδηρος και νικέλιο), μετά τα οποία οι αντιδράσεις σύντηξης δεν είναι εξωθερμικές. 

Μέσα στα πέντε περίπου δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του, ο Ήλιος έχει παράξει τεράστια ποσά ενέργειας που προέρχεται από τις αντιδράσεις σύντηξης τις οποίες προσπαθούμε να μιμηθούμε. Τι μας λείπει; Η θερμοκρασία και η πίεση των άστρων που φέρνει τους πυρήνες κοντά ώστε να συντήκονται. Για να γίνει αυτό στη Γη, σε ένα κανονικό εργοστάσιο ενέργειας, θα πρέπει να δημιουργήσουμε ηλεκτρικό ρεύμα και μαγνητικά πεδία τόσο ισχυρά όσο απαιτείται για την «αυθόρμητη» σύντηξη στον Ήλιο. Όμως, η κατανάλωση ενέργειας για την δημιουργία των συνθηκών αυτών —ή των συστοιχιών λέϊζερ που είναι η δεύτερη τεχνολογία— είναι μέχρι τώρα, μεγαλύτερη από εκείνη που παράγεται. Μια τρύπα στο νερό δηλαδή.

Υπάρχουν ωστόσο δυο σοβαροί λόγοι που επιβάλλουν την έρευνα για την εφαρμοσμένη χρήση της σύντηξης — σύμφωνα με τους υπερασπιστές της τουλάχιστον. Σε αντίθεση με το καύσιμο των αντιδραστήρων σχάσης, που χρειάζεται επίπονες και δαπανηρές διαδικασίες προετοιμασίας και σπάνιο υλικό όπως το ουράνιο, το καύσιμο των πυρηνικών αντιδραστήρων σύντηξης, δηλαδή τα ισότοπα του υδρογόνου (το δευτέριο και το τρίτιο) υπάρχουν σε σχετικά άφθονες ποσότητες με προσιτό κόστος προμήθειας. Επιπλέον, οι οπαδοί της εν λόγω διαδικασίας ισχυρίζονται ότι η σύντηξη είναι καθαρότερη από τη σχάση —από την άποψη της ραδιενέργειας— καθώς τα κατάλοιπά της έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής. Παρ’ όλ’ αυτά, δεν θα τη λέγαμε «καθαρή». Τα υλικά του περιβλήματος του αντιδραστήρα, καθώς βάλλονται από νετρόνια υψηλής κινητικής ενέργειας μετατρέπονται σε ραδιενεργά. Αυτός είναι ο λόγος που οι μελέτες στρέφονται τώρα σε μια νέα σειρά υλικών, όπως το βανάδιο, το αλουμίνιο, ο γραφίτης, οι ανοξείδωτοι χάλυβες κ.α., χωρίς να έχουν ακόμα καταλήξει σε συγκεκριμένες λύσεις. Έτσι, μετά την απόσυρση των αντιδραστήρων, όταν θα έχουν ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής τους, τα προβλήματα θα είναι τα ίδια, όπως περίπου και στη σχάση. Ή θα πρέπει να αποσυναρμολογηθούν και να αποθηκευτούν όπως τα άλλα ραδιενεργά κατάλοιπα, λύση το ίδιο δαπανηρή με την κατασκευή, ή θα πληρωθούν με κατάλληλο σκυρόδεμα και θα μείνουν για πάντα στη θέση τους. Αν επιλεγεί μια τέτοια λύση, φαίνεται πως υπάρχει ένα συγκριτικό πλεονέκτημα ως προς τη σχάση. Η ραδιενέργειά τους διαρκεί λιγότερο, το πολύ λίγους αιώνες και όχι χιλιάδες χρόνια! Πόσο μπορεί να μας παρηγορήσει κάτι τέτοιο; Σε έναν κόσμο που μέχρι το τέλος του αιώνα θα έχει διπλασιάσει τον πληθυσμό του, είναι εξαιρετικά αμφίβολο ότι οι λύσεις μπορεί να είναι τεχνολογικές.