Το Εθνικό Εργαστήριο Ανάφλεξης, που εγκαινιάστηκε στην Καλιφόρνια και στοίχισε 3,5 δισ. δολάρια, επιχειρεί να γυρίσει σελίδα στον τομέα της παραγωγής ενέργειας

Το πανίσχυρο λέιζερ της σύντηξης

Θα προσπαθήσουν να αναπαραγάγουν τις συνθήκες που επικρατούν στον Ήλιο!
ΤΗΕ ΝΕW ΥΟRΚ ΤΙΜΕS , Του WΙLLΙΑΜ J. ΒRΟΑD , Επιμέλεια: , Στέφανος Κρίκκης

Το μεγαλύτερο και ισχυρότερο λέιζερ του κόσμου εγκαινιάστηκε χθες στην Καλιφόρνια με την ελπίδα και την προσδοκία να αλλάξει τις τύχες της ανθρωπότητας. Το Εθνικό Εργαστήριο Ανάφλεξης, που στοίχισε 3,5 δισ. δολάρια, συγκεντρώνει τα επιστημονικά όνειρα 50 χρόνων. Στόχος του είναι η τεχνητή δημιουργία των συνθηκών που επικρατούν στον πυρήνα των αστέρων, κάτι που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή απεριόριστης καθαρής ενέργειας.

Το εργαστήριο ΝΙF δημιουργήθηκε για να δοκιμάζει πυρηνικά όπλα, μπορεί όμως να ερευνήσει και τις πιθανότητες να χρησιμοποιηθεί η σύντηξη ως πηγή ενέργειας. Η σύντηξη μιμείται τις αντιδράσεις που συμβαίνουν στο εσωτερικό του Ήλιου. Αντίθετα από την πυρηνική σχάση κατά την οποία τα άτομα διασπώνται, η διαδικασία της σύντηξης προκαλεί την ένωση των ατόμων, τα οποία δέχονται μεγάλες πιέσεις σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Όταν ενώνονται, απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας.

Η εγκατάσταση λειτουργεί με την ταυτόχρονη πυροδότηση 192 ισχυρών ακτίνων λέιζερ που παράγουν 500 τρισ. βατ, 1.000 φορές περισσότερα από ό,τι το ενεργειακό δίκτυο των ΗΠΑ, για ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Τα λέιζερ αποτελούνται από κάτοπτρα, κρύσταλλα, οπτικές ίνες και ενισχυτές φωτός, συνολικού μήκους 90 χλμ. Ο ενεργειακός παλμός τους στοχεύει ένα σφαιρίδιο υδρογόνου με τελικό σκοπό τη σύντηξη. Το σφαιρίδιο συμπιέζεται και θερμαίνεται σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από ό,τι στον πυρήνα ενός αστέρα. Τότε μετατρέπονται σε ήλιο, εκλύοντας τεράστιες ποσότητες θερμοπυρηνικής ενέργειας.

«΄Έχουμε συγκεντρώσει τους καλύτερους φυσικούς, τους καλύτερους μηχανικούς, τους καλύτερους από τον ακαδημαϊκό και τον βιομηχανικό χώρο. Δεν μας δίνεται συχνά αυτή η δυνατότητα», λέει ο διευθυντής του εργαστηρίου Εντ Μόουζες. Περισσότεροι από 10.000 άνθρωποι εργάστηκαν επί 12 χρόνια για την κατασκευή του εργαστηρίου. Τα κέντρα ελέγχου της εγκατάστασης σχεδιάστηκαν με βάση το διαστημικό κέντρο της ΝΑSΑ στο Χιούστον.

Αμφιβολίες. Οι επιστήμονες θα χρειαστούν τουλάχιστον έναν χρόνο πειραμάτων για να διαπιστώσουν αν μπορούν να φτάσουν στη σύντηξη. Δεν είναι λίγοι αυτοί που έχουν αμφιβολίες. «Μπορεί να μην πετύχει. Είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο σύστημα και η σωστή λειτουργία του εξαρτάται από πολλούς παράγοντες», εξηγεί ο Γουίλιαμ Χάπερ, φυσικός στο Πρίνστον. Η λειτουργία του εργαστηρίου θα στοιχίζει 140 εκατ. δολάρια τον χρόνο, σε περίοδο μεγάλης οικονομικής κρίσης. Ούτε ο Εντ Μόουζες μπορεί να εγγυηθεί την επιτυχία του πειράματος, τονίζει όμως πως κάθε σημαντικό εγχείρημα στην ιστορία της επιστήμης έκρυβε κινδύνους και ότι η αξία του αποτελέσματος των πειραμάτων θα είναι ανυπέρβλητη. «Σε μία δεκαετία, κανείς δεν θα θυμάται το κόστος. Το εργαστήριο θα ανοίξει νέους ορίζοντες για την ανθρωπότητα και θα αποδειχθεί εξίσου σημαντικό με το ταξίδι στη Σελήνη, την κατασκευή της ατομικής βόμβας και την εφεύρεση του αεροπλάνου. Τα μεγάλα εγχειρήματα που προκαλούν τη φαντασία, είναι αυτά που μας καθορίζουν ως είδος».

Ο στόχος του εργαστηρίου είναι τριπλός: αν πετύχουν τα πειράματα, δεν θα χρειάζονται υπόγειες δοκιμές για τα πυρηνικά οπλικά συστήματα, τα αστέρια θα αποκαλύψουν τα μυστικά της κρυφής ζωής τους, ενώ θα ανοίξει ο δρόμος για τη δημιουργία εργοστασίων παραγωγής ενέργειας νέας μορφής.

«Αν επιτύχουμε την παραγωγή ενέργειας από σύντηξη, θα έχουμε στη διάθεσή μας απεριόριστα αποθέματα ενέργειας χωρίς άνθρακα, που θα μπορεί να παραχθεί οπουδήποτε στη Γη. Θα αλλάξουν τα πάντα», τονίζει ο Μόουζες. Πάντως, οι ειδικοί υπολογίζουν πως θα απαιτηθούν άλλα 25 χρόνια για την κατασκευή των πρώτων σταθμών παραγωγής καθαρής ενέργειας από σύντηξη. Οι σταθμοί αυτοί θα χρησιμοποιούν άτομα υδρογόνου από θαλασσινό νερό ως καύσιμο για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς άνθρακα με ελάχιστα ραδιενεργά απόβλητα.

Η εγκατάσταση στο Λίβερμορ της Καλιφόρνιας θα λειτουργεί για τα επόμενα 30 χρόνια 24 ώρες το 24ωρο.

192 ακτίνες σημαδεύουν ένα σφαιρίδιο υδρογόνου

Το κλειδί στο πείραμα της σύντηξης είναι ο απόλυτος συγχρονισμός της συστοιχίας των 192 ακτίνων λέιζερ. Οι ακτίνες πρέπει να χτυπήσουν τον στόχο με διαφορά ελάχιστων τρισεκατομμυριοστών του δευτερολέπτου και μεγάλη ακρίβεια για να καεί το υδρογόνο.

Τις 192 ακτίνες δημιουργεί μια συσκευή μικρότερη από γραμματόσημο. Από αυτό το μικροσκοπικό λέιζερ πηγάζουν οι ακτίνες που αυξάνονται, μεγαλώνουν και αποκτούν ισχύ διασχίζοντας έναν δαίδαλο από κάτοπτρα, φακούς κι ενισχυτές φωτός στην εγκατάσταση του εργαστηρίου.

Αυτές οι ακτίνες στοχεύουν ένα σφαιρίδιο υδρογόνου που έχει διάμετρο μικρότερη από δύο χιλιοστά. Το σφαιρίδιο περιέχει 150 μικρογραμμάρια δευτέριου και τρίτιου, δύο ισοτόπων του υδρογόνου. «Καθώς το υδρογόνο θερμαίνεται, γίνεται ακόμα μικρότερο- όσο η διάμετρος μιας ανθρώπινης τρίχας. Αυτό συμβαίνει καθώς το χτυπούν οι ακτίνες λέιζερ με ταχύτητα 1,6 εκατομμυρίων χλμ.

των ώρα για πέντε νανοδευτερόλεπτα (δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου). Με τέτοια ταχύτητα, σε τέτοιους χρόνους, η θερμοκρασία φτάνει σε σημείο σύντηξης, δηλαδή στα 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου» εξηγεί ο Εντ Μόουζες, διευθυντής του Εθνικού Εργαστηρίου Ανάφλεξης.

Οι συνθήκες αυτές «θα αναγκάσουν τους πυρήνες υδρογόνου να συντηχθούν και να απελευθερώσουν πολλαπλάσια ποσότητα ενέργειας, σε σχέση με την ενέργεια που χρειάζονται τα λέιζερ για να εκκινήσουν την αντίδραση». Το σχέδιο προβλέπει την πυροδότηση των λέιζερ μέχρι και 1.000 φορές τον χρόνο. Διακόσια από τα πειράματα θα έχουν τελικό σκοπό την σύντηξη. Οι ειδικοί εξηγούν πως δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος από τα πειράματα, καθώς στη διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης δεν παράγονται αλυσιδωτές αντιδράσεις. Η πυροδότηση των λέιζερ άλλωστε διαρκεί ελάχιστα. Στα 1.000 πειράματα που θα γίνουν τον χρόνο, τα λέιζερ θα λειτουργήσουν συνολικά για τρία χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η διαδικασία της πυροδότησης αρχίζει τρεις ώρες νωρίτερα.

Σημαντικός παράγοντας είναι η παντελής απουσία σκόνης σε όλο το εργαστήριο. Οι εργαζόμενοι πατούν σε ειδικά απορροφητικά πανάκια, τα οποία αφαιρούν τη σκόνη από τα παπούτσια τους, ενώ στον κεντρικό θάλαμο επικρατούν σχεδόν οι ίδιες συνθήκες όπως στο εξώτερο Διάστημα. Σε αυτές τις συνθήκες το φως ταξιδεύει ανεμπόδιστο.
 

 

 

 

- 30/5/2009