Newsroom Team Στις 13 Δεκεμβρίου και με κάθε επισημότητα, το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ανακοίνωσε ότι στις 5 Δεκεμβρίου η National Ignition Facility (Εθνική Μονάδα Ανάφλεξης) στο Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) κοντά στο Σαν Φρανσίσκο, «έγραψε ιστορία επιτυγχάνοντας ανάφλεξη σύντηξης». Τα θριαμβευτικά άρθρα των διεθνών μέσων, όπως και οι αναπαραγωγές τους στα εγχώρια, δεν ήταν πολύ διαφωτιστικά ως προς το τι ακριβώς συνέβηκε, αναπαράγοντας απλώς διάφορες κοινοτοπίες όπως «Νέα μέρα για το μέλλον της ενέργειας με την πρώτη πυρηνική σύντηξη», «Ένα βήμα πιο κοντά στην ενέργεια του μέλλοντος».
Του Δημήτρη Λένη
Η πάντα ενήμερη αναγνώστρια του «Κοσμοδρομίου» που δεν έχει βρει σε εγχώρια μέσα μια σοβαρή φωνή επί του ζητήματος, ας μην ανησυχεί. Το παρόν άρθρο-σεντόνι θα εξηγήσει αυτήν την ιστορία που εν μέρει είναι αλήθεια, εν μέρει απόκρυψη της αλήθειας και εν μέρει μεγαλοπρεπής μπαρούφα.
Ας τα πάρουμε από την αρχή.
Πυρηνική Φυσική για Μπουμπούνες
Η πυρηνική σχάση είναι το σπάσιμο βαριών ατομικών πυρήνων σε μικρότερα κομμάτια. Με κατάλληλους πυρήνες (λ.χ. ουρανίου ή πλουτωνίου) αυτή η αντίδραση δίνει ασύλληπτα πολλή ενέργεια, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ελεγχόμενα, σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα για παραγωγή ηλεκτρισμού, είτε ανεξέλεγκτα, σε μια πυρηνική βόμβα με σκοπό την μαζική καταστροφή διαφόρων κακών προσωπικοτήτων. Η σχάση επομένως είναι μια τεχνολογία παλιά και δοκιμασμένη που χρησιμοποιείται σε όλον τον κόσμο.
Η πυρηνική σύντηξη τώρα, είναι κατά κάποιον τρόπο η αντίστροφη αντίδραση, η ένωση δύο ελαφρών πυρήνων σε έναν μεγαλύτερο. Αυτή η ένωση συμβαίνει όμως μόνο αν οι δύο αυτοί πυρήνες έρθουν πολύ, πάρα πολύ κοντά ο ένας στον άλλον, κάτι το πολύ δύσκολο, επειδή οι ατομικοί πυρήνες είναι όλοι θετικά φορτισμένοι και τα ομώνυμα, θυμίζουμε, απωθούνται. Για κατάλληλους πυρήνες (υδρογόνο, ήλιο, λίθιο) αυτή η διαδικασία μπορεί να δώσει πολλή ενέργεια, αναλογικά περισσότερη από τη σχάση. Τόση πολλή που, όπως λέει το κλισέ, αυτή είναι η αντίδραση που τροφοδοτεί με ενέργεια το σύμπαν. Τα αστέρια είναι στην πραγματικότητα μεγάλες μπάλες από υδρογόνο και ήλιον. Στην καρδιά των άστρων (φυσικά και του Ήλιου), επικρατούν συνθήκες τεράστιας πίεσης και θερμοκρασίας, Οι πυρήνες σε αυτές τις συνθήκες αναγκάζονται να έρθουν πολύ κοντά ο ένας στον άλλο, τόσο κοντά που ξεκινά η αντίδραση σύντηξης και έτσι εκλύονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας, η οποία φτάνει σε μας με τη μορφή του φωτός.
Επί τη ευκαιρία, να συμπληρώσουμε εδώ ότι όταν μετά από δισεκατομμύρια χρόνια διαρκούς σύντηξης εξαντληθεί το υδρογόνο μέσα τους, τα αστέρια αρχίζουν να συντήκουν τα βαρύτερα στοιχεία, το ήλιο και μετά το λίθιο κοκ., φτιάχνοντας ως αποτέλεσμα όλο και μεγαλύτερους πυρήνες, άζωτο, άνθρακα, οξυγόνο, ασβέστιο, μέχρι και τον σίδηρο. Όταν τελειώσουν και αυτά τα καύσιμα, τα μεγάλα άστρα εκρήγνυνται σε σούπερνόβα, που μέσα στα βίαια δευτερόλεπτα που διαρκούν παράγουν τα ακόμα βαρύτερα στοιχεία μέχρι το ουράνιο. Η έκρηξη σκορπίζει τη στάχτη του καμένου πια σώματός τους στο διαστρικό κενό, μέχρι που αυτή, σιγά σιγά, μετά από κοσμικούς αιώνες, συλλαμβάνεται από την βαρύτητα άλλων μακρινών άστρων και, μόριο το μόριο, συγκεντρώνεται σε πέτρινους πλανήτες σαν τον δικό μας: η Γη ολόκληρη, με το νερό που πίνουμε και τον αέρα που αναπνέουμε, με τα σύννεφα, τα δέντρα, τα πουλιά, τα ζώα, και εμάς μαζί, όλα αυτά είναι φτιαγμένα από την σκόνη αστεριών που πέθαναν σε μακρινές γωνιές του γαλαξία, δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν κανείς δεν ήταν εκεί να τα ονομάσει και που το φως τους, αν και κανενός «γέρου ακαμάτη τ’ αχαμνά» δεν έλιασε όπως το φως του δικού μας Ήλιου, πάντως ήταν κι αυτό φως που προερχόταν από σύντηξη.
Η οποία σύντηξη έχει χρησιμοποιηθεί ήδη από τη δεκαετία του ’50 στα λεγόμενα θερμοπυρηνικά όπλα, τις «βόμβες υδρογόνου» (που όπως όλες οι βόμβες προορίζονται για τους κακούς, εμείς δεν έχουμε τίποτε να φοβόμαστε, να μην λέμε τα ίδια), οι οποίες είναι σύνθετα όπλα. Περιέχουν ένα «πρωτεύον» πυρηνικό όπλο σχάσης κλασικού τύπου, όπως της Χιροσίμα (πόλη όπου ζούσαν μόνο κακοί άνθρωποι) μαζί με ποσότητες υδρογόνου ή λιθίου (το «δευτερεύον» καύσιμο), κλεισμένα όλα μαζί σε ένα περίβλημα από σκληρό μέταλλο. Με την εκτόνωση του πρωτεύοντος δημιουργούνται μέσα στο περίβλημα και πριν αυτό εξαερωθεί, για κλάσμα δευτερολέπτου, τέτοιες συνθήκες πίεσης, θερμοκρασίας και ακτινοβολίας, που εκκινεί διαδικασία σύντηξης. Αυτή πολλαπλασιάζει την αποτελεσματικότητας της βόμβας, την κάνει έναν μικρό ήλιο, που εκρήγνυται με ισχύ χίλιες φορές μεγαλύτερη ή και παραπάνω από αυτήν της βόμβας στη Χιροσίμα, κάνοντας όλους μας, εμάς τους καλούς δηλαδή, να ατενίζουμε με εμπιστοσύνη και αισιοδοξία το μέλλον της ανθρωπότητας.
Η σύντηξη για ειρηνικούς σκοπούς τώρα, όχι μόνο μπορεί να μας δώσει περισσότερη ενέργεια από την σχάση, αλλά έχει και πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με αυτήν. Πρώτα πρώτα, σε γενικές γραμμές δεν παράγει ραδιενεργά κατάλοιπα μεγάλου χρόνου ημιζωής που είναι το σοβαρότερο πρόβλημα της σχάσης. Έπειτα, η σύντηξη δεν είναι αυτοσυντηρούμενη, όπως η σχάση. Για να διατηρηθεί η σύντηξη χρειάζεται διαρκώς να την τροφοδοτούμε από έξω με μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Είπαμε ότι για να επιτευχθεί σύντηξη πρέπει να κρατήσουμε τους πυρήνες των ατόμων περιορισμένους, συμπιεσμένους πολύ κοντά τον έναν με τον άλλον. Στο κέντρο των αστεριών τον περιορισμό αυτό των πυρήνων τον επιτυγχάνει η βαρύτητα με τις τεράστιες πιέσεις και θερμοκρασίες που προκαλεί. Στη Γη όμως χρειάζεται να σκεφτούμε έναν άλλο τρόπο για να επιτύχουμε περιορισμό. Αυτός ο άλλος τρόπος όμως, είτε πρόκειται για λ.χ. ισχυρότατα μαγνητικά πεδία, ή για γιγαντιαία λέιζερ κλπ., απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Φυσικά, η βασική ιδέα είναι ότι μόλις οι πυρήνες συντηχθούν, θα μας επιστραφούν ποσότητες ενέργειας πολλαπλάσιες αυτής που εισάγουμε στο σύστημα. Το ωραίο είναι ότι σε περίπτωση ατυχήματος, αν δηλαδή ο αντιδραστήρας καταστραφεί, από τη μία η εισαγωγή ενέργειας στο σύστημα προφανώς σταματάει αυτόματα και από την άλλη, εξίσου αυτόματα σταματάει και ο περιορισμός των πυρήνων, οι οποίοι αμέσως απομακρύνονται ο ένας από τον άλλον σταματώντας την αντίδραση. Επομένως η ζημιά θα είναι περιορισμένη, δεν υπάρχει κίνδυνος ευρείας καταστροφής, όπως στο Τσερνόμπιλ, όπου η αντίδραση δεν σταμάτησε από μόνη της, αλλά συνεχίστηκε για πολλή ώρα, πρόβλημα που είχε και η Φουκουσίμα.
Για να το πούμε αλλιώς, ο κύριος λόγος κινδύνου στο Τσερνόμπιλ ή την Φουκουσίμα ήταν ότι η έκρηξή τους εκτόξευσε επικίνδυνα ραδιενεργά ισότοπα στην ατμόσφαιρα και δηλητηρίασε το έδαφος στην γύρω περιοχή. Σε περίπτωση ατυχήματος σε αντιδραστήρα σύντηξης όμως, πρώτον δεν γίνεται έκρηξη και δεύτερον δεν υπάρχουν μεγάλες ποσότητες ραδιενεργών ισοτόπων, άρα ακόμα και σε ατύχημα είμαστε ασφαλείς. Υπάρχουν και άλλα ενδιαφέροντα σημεία, όπως ότι σε ορισμένα προτεινόμενα σχέδια αντιδραστήρα θα είναι ίσως εύκολο να πάρει κανείς ρεύμα απευθείας από το πλάσμα, το υπέρθερμο αέριο μέσα στο οποίο γίνονται οι συντήξεις, άρα μπορεί να έχει κανείς ένα απλό και πολύ αποδοτικό σχεδιασμό της συσκευής.
Τέλος το κυριότερο καύσιμο είναι υδρογόνο. Το νερό όμως είναι «υδρογόνο2-οξυγόνο». Αχά! Από το υδρογόνο που υπάρχει σε ένα λίτρο νερό μπορούμε να πάρουμε ενέργεια για να ηλεκτροδοτήσουμε μια πόλη για μέρες! Αν συνυπολογιστεί το γεγονός ότι προφανώς δεν δημιουργούνται καθόλου αέρια θερμοκηπίου από την σύντηξη, είναι αβίαστο το συμπέρασμα ότι πρόκειται για την τέλεια μορφή ενέργειας, την ενέργεια του μέλλοντος και πρέπει να την κυνηγήσουμε άμεσα και μπράβο και στους Ευρωπαίους ερευνητές που μοχθούν στο διεθνές κέντρο ΙΤΕR στην Γαλλία προσπαθώντας να ολοκληρώσουν τον μεγαλύτερο ερευνητικό αντιδραστήρα του κόσμου, αλλά ζήτωσαν και οι φίλοι και σύμμαχοι Αμερικάνοι, οι οποίοι «έγραψαν ιστορία επιτυγχάνοντας ανάφλεξη», που θα δούμε αμέσως παρακάτω τι ακριβώς σημαίνει.
Πράγματι λοιπόν, εκτός από ένα μικρό, εντελώς ασήμαντο προβληματάκι που υπάρχει με τη σύντηξη, όλα τα άλλα είναι υπέροχα. Το ασήμαντο αυτό προβληματάκι είναι ότι η ενεργειακά αποδοτική, ελεγχόμενη σύντηξη είναι προς το παρόν εντελώς ανέφικτη – και θα παραμείνει ανέφικτη για ένα απροσδιόριστο μεν, αλλά σίγουρα πολύ πολύ μεγάλο διάστημα.
«Μα τι μας λες εκεί;» σε ακούω να αναφωνείς αναγνώστριά μου, «αφού τα μέσα ενημέρωσης το είπαν καθαρά πως οι Αμερικάνοι κατάφεραν να παραγάγουν τη μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας που έχει μέχρι στιγμής παραχθεί στο πλαίσιο τέτοιου πειράματος, ποσότητα υπερδιπλάσια σε σύγκριση με τα αποτελέσματα αντίστοιχων πειραμάτων που είχαν γίνει το 1997». Το οποίο είναι αληθές. Αλλά επίσης ψευδές.
Και θα έπρεπε να σας μπουν ψύλλοι στα αυτιά από το γεγονός ότι το καθαρά επιστημονικό αυτό επίτευγμα το ανακοίνωσε όχι επιστήμονας, αλλά υπουργός.
Φαντασίες και Πραγματικότητες
Υπάρχουν πολλά σχέδια αντιδραστήρων αυτή τη στιγμή, αλλά δύο είναι τα κυριότερα. Το ITER στην Γαλλία, που με τα χρόνια έχει εξελιχθεί σε μια χοάνη όπου ρίχνουμε δισεκατομμύρια. Όταν (και αν;) μια μέρα καταφέρει να ολοκληρωθεί, ίσως να μας δώσει κάποια μεγάλα χιντ για το πως θα πρέπει να φτιαχτεί στο μακρινό μέλλον ένας αντιδραστήρας που επιτυγχάνει «μαγνητικό περιορισμό του πλάσματος υδρογόνου». Το ITER είναι ένας αντιδραστήρας τύπου «Τόκαμακ» που χρησιμοποιεί ισχυρότατα μαγνητικά πεδία. Στο NIF του LLNL στην Αμερική, εργαστήριο που έχει κοστίσει πάνω από 3,5 δις δολάρια, χρησιμοποιείται μια εντελώς διαφορετική μέθοδος. Εκεί έχουν το ισχυρότερο λέιζερ του κόσμου. Αυτό μπορεί να κατευθύνει ενέργεια σε παλμούς που διαρκούν ελάχιστα σε ένα «θάλαμο» μεγέθους δαχτυλήθρας, μέσα στο οποίο είναι τοποθετημένο μείγμα ισοτόπων υδρογόνου, δευτερίου και τριτίου, σε μια κάψουλα μεγέθους φακής, φτιαγμένης από νανοκρυσταλικό διαμάντι. Οι τεράστιες πιέσεις και θερμοκρασίες που προκαλούνται από το λέιζερ δημιουργούν συνθήκες που επιτρέπουν για ένα απειροελάχιστο διάστημα να έχουμε σύντηξη. Μια σύντομη ελεγχόμενη έκρηξη ακολουθεί.
Σύντηξη έχει γίνει ξανά πολλές φορές, και στο NIF και σε άλλα εργαστήρια. Αυτό που έγινε στις 5 Δεκεμβρίου το απόγευμα, ήταν ότι για πρώτη φορά η σύντηξη έδωσε περισσότερη ενέργεια από όση εισάχθηκε στο σύστημα με το λέιζερ. Βέβαια τα κριτήρια του τι είναι εισαγόμενη και τι παραγόμενη ενέργεια είναι κάπως αυθαίρετα και αφορούν μόνο αυτή τη συσκευή. Πρώτη φορά καθορίστηκαν από το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας των ΗΠΑ το 2007, όταν το NIF είχε ήδη δρομολογηθεί και έτσι ήταν περίπου γνωστό μέχρι πού θα μπορούσε να φτάσει. Ενώ λοιπόν όλοι οι άλλοι ερευνητές στον κόσμο χρησιμοποιούν το μέτρο που λέγεται Q, στο ΝIF κάνουν τους δικούς τους υπολογισμούς, τους οποίους μάλιστα τους αλλάζουν κατά βούληση ανά διετία, βγάζοντας και από μια θριαμβευτική ανακοίνωση.
Συγκεκριμένα τώρα, το λέιζερ έβαλε στην κάψουλα 2,05 MJ (Mega Joule, μονάδα ενέργειας, κανονικά διαβάζεται «τζουλ»), και η σύντηξη απέδωσε 3,15 MJ, τα οποία μάλιστα δεν έγιναν κάτι χρήσιμο, αλλά χάθηκαν στον περιβάλλοντα χώρο. Πόσο είναι 3,15 MJ; Σύμφωνα με την Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας, μία κιλοβατώρα τον Δεκέμβριο, μετά την επιδότηση, κοστίζει γύρω στα δέκα λεπτά και κάτι. Τα 3,15 MJ είναι περίπου 0,8 κιλοβατώρες, δηλαδή αν ήταν ρεύμα θα κόστιζε γύρω στα 9 λεπτά. Είναι το ρεύμα που θα καταναλώνατε με μια μεγαλούτσικη ηλεκτρική σκούπα για περίπου μισή ώρα σκούπισμα, ή το ρεύμα που θα καίγατε για να βράσετε 7,5 λίτρα νερό.
Αυτό είναι όλο. Και μάλιστα, από αυτά τα 3,15 ένα πολύ μικρό ποσοστό θα μπορούσε θεωρητικά κάποτε να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό, ενώ το μεγαλύτερο ποσοστό θα χαθεί. Επιπλέον, δεν αφαιρέσαμε καν τα 2,05 MJ του λέιζερ από τον λογαριασμό. Αλλά μην το κάνουμε θέμα, γιατί υπάρχουν πολύ πιο σοβαρά ζητήματα. Πρώτον, είναι το ζήτημα του πώς υπολογίζεται το ισοζύγιο. Για τους επιστήμονες, το σημαντικό στοιχείο είναι η κάψουλα: πόση ενέργεια μπαίνει και πόση βγαίνει από την κάψουλα, αφού με βάση αυτό κάνουν τους υπολογισμούς τους. Για όλους τους υπόλοιπους όμως το σημαντικό είναι ο λογαριασμός του ρεύματος. Το λέιζερ αυτό, που αποτελείται από 192 μικρά λέιζερ που μπορούν όλα μαζί να εστιάσουν σε ένα σημείο, είναι το μεγαλύτερο (και ακριβότερο) λέιζερ του κόσμου. Για να λειτουργήσει και να στείλει τα 2,05 MJ σε έναν πολύ σύντομο παλμό, χρειάζεται πίσω του μια τεράστια υποδομή που τράβηξε από το δίκτυο γύρω στα 300 MJ (γύρω στα 10€ ρεύμα), περίπου 95 φορές περισσότερο από την ενέργεια που παράχθηκε, δηλαδή το ολικό ισοζύγιο είναι πολύ, πάρα πολύ αρνητικό. Ένας αντιδραστήρας θα γίνει κάποτε εμπορικός όταν αυτό το ολικό ισοζύγιο γίνει αντίθετα πολύ θετικό, όταν δηλαδή παραχθεί ενέργεια χιλιάδες ή εκατομμύρια φορές περισσότερη σε σχέση με τα 300 MJ που πραγματικά καταναλώθηκαν και όχι με τα 2,05MJ που συμβατικά χρησιμοποιούνται στην μέτρηση. Για να φτάσουμε εκεί, η ανάφλεξη που επιτεύχθηκε είναι ένα μικρό βήμα, αλλά χρειάζονται πολλά βήματα ακόμα, μερικά από τα οποία είναι πολύ μεγάλα.
Πρώτα, χρειάζονται παλμοί λέιζερ με ενέργεια μεγαλύτερη από τα 2,05 MJ οι οποίοι να μπορούν να πυροδοτούνται συνεχώς και με μεγάλη αποδοτικότητα, κάτι που θα πάρει χρόνια για να γίνει. Μετά, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος η ενέργεια από σύντηξη να μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια (δεν ξέρουμε ακόμα πώς θα γίνει αυτό). Πρέπει να μπορούν να παραχθούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, κάτι που η τεχνολογία με τις κάψουλες νανοκρυσταλλικών διαμαντιών (που καταστρέφονται στην διαδικασία και που προφανώς είναι πιο ακριβές και από μονόπετρα) δεν μπορεί να το κάνει. Αυτοί είναι οι λόγοι που η τεχνική «αδρανειακού περιορισμού» με λέιζερ είναι μάλλον απίθανο να χρησιμοποιηθεί τελικά στους μελλοντικούς αντιδραστήρες. Το πιο πιθανό σχέδιο αυτή τη στιγμή φαίνεται να είναι οι αντιδραστήρες μαγνητικού περιορισμού πλάσματος σαν του ITER, αφού στην θεωρία μπορούν να λειτουργούν συνεχώς και μπορούν να αποδίδουν την ενέργεια με συνεχή τρόπο. Σημειώστε το ότι αυτά ισχύουν «στην θεωρία»: ουδέποτε έχουν ως τώρα επιτευχθεί στην πράξη.
Επιπλέον, όταν είπαμε ότι αρκεί το φτηνό υδρογόνο για παραγωγή ατέλειωτης ενέργειας, κλέψαμε. Η συγκεκριμένη συσκευή λειτουργεί μα μίγμα δευτερίου και τριτίου. Το μεν δευτέριο είναι ένα σχετικά σπάνιο ισότοπο του υδρογόνου: περίπου 0.0156% του υδρογόνου γύρω μας είναι δευτέριο, υπάρχουν δηλαδή 156 άτομα δευτερίου για κάθε εκατομμύριο άτομα υδρογόνου. Η εξαγωγή του δευτερίου είναι μια εφικτή μεν, αλλά όχι ακριβώς δωρεάν διαδικασία, αλλά πάντως γίνεται. Το τρίτιο, ωστόσο, παρουσιάζει το μικρό πρόβλημα ότι πρακτικά δεν υπάρχει στην Γη (σε ποσότητες ανακτήσιμες), πράγμα καλό γιατί είναι ραδιενεργό και πολύ επικίνδυνο.
Από την μία, αυτό σημαίνει ότι σε περίπτωση ατυχήματος στον αντιδραστήρα, τελικά δεν θα ήταν όλα ωραία και καλά, το τρίτιο που θα διέφευγε θα ήταν ένα σοβαρό πρόβλημα. Από την άλλη, το γεγονός ότι δεν υπάρχει στη φύση σημαίνει ότι πρέπει να το παράγουμε τεχνητά, σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, κάτι δύσκολο και ακριβό. Το εκτιμώμενο κόστος σήμερα είναι πάνω από 30000 δολάρια το γραμμάριο. Θυμηθείτε ότι αν η ενέργεια που παρήχθη στο NIF ήταν ρεύμα θα στοίχιζε γύρω στο δεκάλεπτο – και μόνο ένα μικρό κλάσμα αυτής της ενέργειας θα μπορούσε να γίνει ρεύμα, άρα τελικά το NIF θα έβγαζε λιγότερο από ένα σεντ. Μόνο το τρίτιο που ήταν μέσα στην κάψουλα κοστίζει αρκετά δολάρια. Δεν το λες και μπίζνα του αιώνα. (Υπάρχει και η πρόταση της μετάλλευσης τριτίου από το φεγγάρι, αφού υπάρχουν μικρές ποσότητες τριτίου στην επιφάνειά του. Για αυτό το σενάριο όμως θα μιλήσουμε σε άλλο άρθρο, σχετικό με την επίδραση της κακής επιστημονικής φαντασίας στα επιχειρηματικά πλάνα).
Ένα άλλο πρόβλημα με τη σύντηξη δευτερίου-τριτίου είναι ότι ναι μεν η αντίδραση αυτή καθαυτή δεν αφήνει ραδιενεργά κατάλοιπα, αλλά παράγει πάρα πολλά επικίνδυνα νετρόνια. Τα νετρόνια καλό είναι να μην βρεθούν στο δρόμο σας, όπως μας θυμίζει και η βόμβα νετρονίου, μια ειδική πυρηνική βόμβα που παράγοντας νετρόνια μέσω σύντηξης, σκοτώνει ζωντανούς οργανισμούς (όχι όμως εμάς τους καλούς, μόνο τους κακούς), αφήνοντας τις υποδομές σε σχετικά καλή κατάσταση. Είναι μια ακόμα ιδιοφυής ανακάλυψη της επιστήμης που βοηθάει την ανθρωπότητα να κάνει ένα βήμα προς τον πολιτισμό. Τα νετρόνια έχουν το καλό ότι “ζουν” τα ίδια λίγο, άρα αρκεί να μην είστε δίπλα στον αντιδραστήρα όταν αυτός λειτουργεί. Από την άλλη μεριά, έχουν την κακή συνήθεια να αντιδρούν με τα υλικά της συσκευής. Ο συνεχής βομβαρδισμός με νετρόνια φθείρει και καταστρέφει ταχύτατα τα μέταλλα και τα κεραμικά του αντιδραστήρα, ενώ ταυτόχρονα δημιουργεί δευτερογενώς ραδιενεργά κατάλοιπα. Άρα και ο χρόνος ζωής του αντιδραστήρα μειώνεται λόγω γρήγορης φθοράς, ενώ και η συντήρησή του δυσκολεύει λόγω επικινδυνότητας των φθαρμένων ραδιενεργών τμημάτων, τα οποία έχουν το πρόβλημα που υποτίθεται θα αποφεύγαμε, τα ραδιενεργά απόβλητα. Υπάρχει και ένα ακόμα πρόβλημα: ο πιο εύκολος τρόπος να κατασκευάσεις πλουτώνιο για ατομικές βόμβες είναι να ακτινοβολήσεις απεμπλουτισμένο ουράνιο με νετρόνια. Ενας αντιδραστήρας σύντηξης θα ήταν το ιδανικό σημείο για να δημιουργήσει κανείς υλικό για ποιοτικές βόμβες.
Υπάρχουν βέβαια αντιδράσεις σύντηξης που δεν παράγουν καθόλου νετρόνια και σχεδόν καθόλου ραδιενεργά κατάλοιπα, άρα είναι εντελώς ασφαλείς όπως και αν το δει κανείς. Δυστυχώς χρειάζονται υψηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις για να επιτευχθούν, ενώ αφήνουν και λιγότερη ενέργεια, επομένως το θετικό ισοζύγιο θα είναι ακόμα πιο δύσκολο να επιτευχθεί με αυτές και ο αντιδραστήρας που θα τις χρησιμοποιεί θα είναι ακριβότερος και λιγότερο αποδοτικός.
Με άλλα λόγια, καλό το ενεργειακό ισοζύγιο στο NIF και ξανά ζήτω και μπράβο στους Αμερικανούς φίλους και συμμάχους μας που το πέτυχαν, αλλά δυστυχώς δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμο. Τα καθαρά τεχνικά προβλήματα που αντιμετωπίζουμε προς επίλυση είναι τέτοια που ίσως σε τριάντα χρόνια να δούμε έναν πραγματικό, λειτουργικό και οικονομικό αντιδραστήρα σύντηξης, αν και υπάρχουν τόσες πολλές αντίξοες παράμετροι που μπορεί κανείς να αμφιβάλει σοβαρά για αυτό. Η σύντηξη, όπως λέει το επιστημονικό αστείο, είναι στην ερευνητική πιάτσα εδώ και εβδομήντα χρόνια και πάντα απέχει τριάντα χρόνια από την εφαρμογή.
Για σύγκριση, η σχάση ανακαλύφθηκε τις πρωινές ώρες της Δευτέρας 19 Δεκεμβρίου 1938 από τον Όττο Χαν και την Λίζε Μάιτνερ. Ο πρώτος ερευνητικός αντιδραστήρας λειτούργησε τα ξημερώματα της 2 Δεκεμβρίου του 1942 από τον Ενρίκο Φέρμι στο Σικάγο. Η πρώτη βόμβα, η Trinity, δοκιμάστηκε στις 5.29 π.μ. της 16 Ιουλίου 1945 στην έρημο Jornada del Muerto, κοντά στο Αλαμογκόρντο του Νέου Μεξικού. Λίγες μέρες μετά έπεσαν και οι δύο πρώτες επιχειρησιακές ατομικές βόμβες πάνω στα κεφάλια κακών (τα είπαμε αυτά) Γιαπωνέζων. Το πρώτο πυρηνικό εργοστάσιο πήρε εμπρός στις 20 Δεκεμβρίου 1951 και την επόμενη μέρα παρήγε ήδη ρεύμα με σταθερή ισχύ 100 kW στο Άινταχο. Τέλος, ο πρώτος αντιδραστήρας για πολιτική χρήση πήρε εμπρός στις 27 Ιουνίου 1954 στο Ομπνίνσκ της ΕΣΣΔ, στα 5 MW ηλεκτρικής ενέργειας. Χρειάστηκαν λιγότερο από δεκαέξι χρόνια από την ανακάλυψη του φαινομένου μέχρι την πλήρη εφαρμογή και εξάπλωση σε διεθνές επίπεδο. Στην σύντηξη μας έχει πάρει ως τώρα ογδόντα χρόνια και δεν είμαστε ακόμα ούτε καν στο σημείο που βρισκόταν ο πρώτος ερευνητικός πυρηνικός αντιδραστήρας σχάσης του 1942.
Τότε, γιατί όλη η φασαρία και οι δηλώσεις των πολιτικών για το λαμπρό μέλλον που μας περιμένει;
Καλπάζοντας με Πράσινα Άλογα
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες. Και πρώτος ανάμεσά τους είναι αυτό που οι ήκιστα ρομαντικοί Αγγλοσάξονες (φίλοι και σύμμαχοι και ζήτω) αποκαλούν χυδαϊστί “bullshit”, όρος που μεταφράζεται στα ελληνικά ως PR, (Πάμπλικ Ριλέισιονς) ή, επί το ποιητικότερο, «πράσινα άλογα». Γιατί λοιπόν τόσα πολλά πράσινα άλογα;
Αφενός, η αμερικανική κυβέρνηση έχει κάθε λόγο να προβάλει τις όποιες υπαρκτές προόδους στο ζήτημα, υπερβάλλοντας όμως τη σημασία τους, προκειμένου να δείξει ότι παλεύει νυχθημερόν για καθαρές πηγές ενέργειας στα πλαίσια της καταπολέμησης της κλιματικής αλλαγής. Το γεγονός ότι το κλίμα είναι ένα ζήτημα πολύ χαμηλά στις πραγματικές προτεραιότητές της το δείχνει η εξοργιστική συνέχιση πολιτικών υποστήριξης ορυκτών καυσίμων, τα οποία επιδοτούνται γενναία, αντί για την αντίστοιχη επιδότηση ανανεώσιμων. Από την αμερικανική κυβέρνηση, της οποίας η θέση είναι ότι τα πυρηνικά είναι λίγο πολύ «πράσινα» θα περιμέναμε να επιδοτήσει έστω τα πυρηνικά. Ούτε καν, τα ορυκτά καύσιμα είναι τα καύσιμα της καρδιάς της.
Αφετέρου, η επιστημονική λεγόμενη κοινότητα έχει την ανάγκη να υποστηρίξει με επιστημονικό έργο καριέρες σε ένα γρήγορα μεταλλασσόμενο και ανασφαλές πεδίο όπως είναι η academia τα τελευταία χρόνια με την προϊούσα ιδιωτικοποίηση. Υποστήριξη καριέρας χωρίς διαρκές και ασταμάτητο bullshiting δεν γίνεται. Αν η ενήμερη αναγνώστρια διάβασε την πρόσφατη είδηση για «δημιουργία σκουληκότρηπας στο εργαστήριο από κβαντικό υπολογιστή» (σκρολάρετε μέχρι την ενότητα «φανταστική σκουληκότρυπα»), ξέρει τι εννοούμε.
Και από τρίτου, υπάρχει ένας ιδιωτικός τομέας που οφείλει να φάει, να πιεί και να αρπάξει ό,τι προλάβει. Υπαρχουν πάμπολλες εταιρείες καινοτομίας που επενδύουν σε νέες τεχνολογίες, όχι μόνο πυρηνικές αλλά ό,τι νάναι, αρκεί να είναι «νέες». Σκεφτείτε τα κρυπτο που εδώ και χρόνια τραβάγανε τα «καινοτομικά» κεφάλαια, όπως τραβάει η μίζα την Καϊλή. Ή δείτε το πώς εταιρείες όχι τεχνολογικής καινοτομίας, αλλά ξεφτίλας και εργασιακής εξαθλίωσης, όπως η Uber περνιούνται για νέες τεχνολογίες καίγοντας δισεκατομμύρια επενδύσεων. Τα ίδια γίνονται και στα πυρηνικά.
Η αμερικανική Commonwealth Fusion Systems, έχει ως τώρα λάβει σχεδόν 2 δισ. δολάρια από υποστηρικτές της τεχνολογίας της, μεταξύ των οποίων ο Μπιλ Γκέιτς και η Tiger Global Management. Το 2021 ο ευρωπαϊκός κλάδος πυρηνικής σύντηξης κατόρθωσε να εξασφαλίσει σε καινοτομικά επενδυτικά κεφάλαια περισσότερα από 2,3 δισ. ευρώ, ως επί το πλείστον από επιχειρήσεις με έδρα τις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι ηρωικοί CEO των γενναίων αυτών τεχνολογικών εταιρειών ανοίγουν με τα ίδια τους τα γυμνά χέρια τον δρόμο για το μέλλον. Όπως είπε και ένας από αυτούς, «όλο και περισσότεροι επενδυτές είναι ενθουσιασμένοι από τον χώρο και γίνονται πιο έξυπνοι για το τι πρέπει να κάνουν εδώ – πράγμα που είναι καλό». Προφανώς τώρα θα έχουν ενθουσιαστεί ακόμα περισσότερο.
Προφανώς, προτεραιότητα όλων των παραπάνω είναι η πράσινη ανάπτυξη, ο σεβασμός στο περιβάλλον και το επιστημονικό ενδιαφέρον για το αντικείμενο και όχι η διασπάθιση των γενναίων επιδοτήσεων που μοιράζουν οι κυβερνήσεις, ούτε η εκμετάλλευση αργών κεφαλαίων που παίζουν στα χρηματιστήρια, πουλώντας φύκια για πράσινες μεταξωτές κορδέλες. Έτσι, η ΤΑΕ Technologies, μια «εταιρεία με αποστολή» (A company on a mission), ως κύριο πρότζεκτ της έχει την ανάπτυξη ενός αντιδραστήρα σύντηξης τύπου Τόκαμακ. Με βάση τις αδαμάντινες αρχές της και με ιεραποστολικό ζήλο, δηλώνει στο σάιτ της με περηφάνια: «Η TAE Technologies υπερβαίνει τους στόχους απόδοσης του Αντιδραστήρα Σύντηξης κατά 250%». Αυτό είναι ρεκόρ, όχι ο «διπλασιασμός» που πέτυχαν στο NIF! Και συνεχίζει σεμνά: «Η εταιρεία κλείνει χρηματοδοτικό κύκλο 250 εκατομμυρίων, μαζεύοντας 1,2 δις ως σήμερα». Να σημειώσουμε δηλαδή ότι τα ρεκόρ αφορούν δισ. καταπράσινων δολαρίων, όχι παραγωγή μεγατζούλ. Ο περιώνυμος αντιδραστήρας εξάλλου δεν υπάρχει, ακόμα.
Όλα γίνονται για το καλό μας όμως
Αλλά ο σημαντικότερος λόγος για τις φανφάρες με τη σύντηξη στο NIF είναι άλλος. Το NIF ιδρύθηκε το 1997 με σκοπό να αποτελέσει την σανίδα σωτηρίας για το μητρικό εργαστήριο LLNL. Βλέπετε το τελευταίο ήταν (και εξακολουθεί να είναι) επιστημονικά υπεύθυνο για τον σχεδιασμό και την συντήρηση του πυρηνικού οπλοστασίου των ΗΠΑ. Εκεί σχεδιάστηκε η βόμβα υδρογόνου εξάλλου. Η ευθύνη αυτή κινδύνευσε με το τέλος του ψυχρού πολέμου. Το 1995 μάλιστα είχε συζητηθεί στην Γερουσία η διάλυση του LLNL και η «σύντηξή» του με το άλλο μεγάλο Εθνικό Εργαστήριο πυρηνικών όπλων, το Los Alamos (στο οποίο είχε σχεδιαστεί η βόμβα της Χιροσίμα). To NIF, που το λόμπι των πυρηνικών κατάφερε να χρηματοδοτήσει εγκαίρως, ήταν ένα εργαστήριο που από την αρχή ιδρύθηκε για άλλους λόγους και όχι την επίτευξη σύντηξης για ειρηνικούς σκοπούς. Ο σκοπός ήταν το Stockpile Stewardship Ρrogram, το πρόγραμμα συντήρησης του πυρηνικού οπλοστασίου.
Οι Δίδυμοι Πύργοι αποδείχτηκαν ευεργετικοί για το LLNL, επειδή οι ΗΠΑ αποφάσισαν να εκσυγχρονίσουν το hi-tec κομμάτι του οπλοστασίου τους με παράλληλη αναβάθμιση των πυρηνικών. Τώρα πια το LLNL ανακτούσε την ευθύνη να εκπληρώσει τον ιδιαίτερα απαιτητικό ρόλο της εγγύησης καλής λειτουργίας των όπλων, χωρίς όμως να κάνει πυρηνικές δοκιμές, που απαγορεύονται από τις διεθνείς συνθήκες. Επιστημονικά αυτό συνεπάγεται τεράστιες και δύσκολες προσομοιώσεις σε υπολογιστές μαζί με κατάλληλα πειράματα. Το NIF ήταν το τέλειο εργαλείο για τα πειράματα αυτά. Το λέιζερ του είναι φτιαγμένο για να προσομοιώνει συνθήκες πυρηνικής έκρηξης, άρα είναι σε θέση να πειραματίζεται με τη συμπεριφορά των υλικών σε τέτοιες συνθήκες, όπως μπορείτε να διαβάσετε στο σάιτ του, δεν είναι μυστικό. Το καθαυτό επιστημονικό κομμάτι της σύντηξης ήταν δευτερεύον, τόσο που μόλις το 2016 το Υπουργείο Ενέργειας έλεγε ότι είναι πιθανό να μην φτάσει ποτέ σε ανάφλεξη. Το NIF όμως τα κατάφερε, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τα πυρηνικά όπλα και όχι για την σύντηξη.
Βλέπετε ο στόχος της ανάφλεξης επιτεύχθηκε στις 5 Δεκεμβρίου, αφού πρώτα άλλαξε ο ορισμός της ανάφλεξης το 2017 και κατόπιν αφού έγιναν συστηματικές μελέτες, που οδήγησαν στο ειδικό σχήμα και το εξωτικό υλικό της κάψουλας από νανοδιαμάντι, μιας κάψουλας που δεν μπορεί να μπει σε μαζική παραγωγή. Γιατί όμως αυτό είναι σημαντικό; Επειδή μόνο το 10% του χρόνου του NIF πηγαίνει σε ακαδημαϊκή έρευνα. Το υπόλοιπο 90% είναι αφιερωμένο σε απόρρητα πειράματα για τα υλικά των όπλων. Αν το NIF καταφέρνει στον ελεύθερο χρόνο του να κατασκευάζει κάψουλες από νανοδιαμάντι, τότε σίγουρα στον κυρίως χρόνο του θα μπορεί να καλύπτει τις ανάγκες υλικών των πυρηνικών όπλων των ΗΠΑ. Επιπλέον η σύντηξη με λέιζερ είδαμε ότι μάλλον είναι άχρηστη για εμπορική παραγωγή ηλεκτρισμού. Μια πολύ ενδιαφέρουσα όμως πιθανή εφαρμογή της είναι τα όπλα καθαρής σύντηξης, που δεν χρειάζονται δηλαδή το «πρωτεύον» στοιχείο σχάσης που είναι αναγκαίο για τα θερμοπυρηνικά. Μια τέτοια εξέλιξη θα μείωνε αρκετά το κόστος των πυρηνικών. Μπίνγκο.
Το LLNL θα συνεχίσει λοιπόν χαρούμενο να παίζει τον περήφανο, εθνικά αναγκαίο και ιδιαιτέρως σπάταλο ρόλο που έπαιζε, σκορπίζοντας δισεκατομμύρια πράσινα δολάρια από κονδύλια του Πενταγώνου σε εταιρείες που κάνουν «έρευνα» για την σύντηξη και σε εκστρατείες θριαμβολογίας στον τύπο για τα (ίσως όχι τόσο σημαντικά, τελικά) επιτεύγματά του. Ταυτόχρονα οι αντίπαλοι της υπερδύναμης λαμβάνουν ένα ισχυρό, καθαρό μήνυμα: οι άνθρωποι που χειρίζονται τα πυρηνικά, πρώτον έχουν λεφτά για έρευνα και δεύτερον ξέρουν τη δουλειά τους. Την ξέρουν καλύτερα από όλους τους άλλους στην πιάτσα.
Αυτοί λοιπόν είναι οι κυριότεροι λόγοι που η ανακοίνωση του αμερικανικού Υπουργείου Ενέργειας ήταν εν μέρει αλήθεια, εν μέρει συσκότιση της αλήθειας και εν μέρει bullshit. Λίγη αλήθεια, πολλή απόκρυψη και ακόμα περισσότερο bullshit.
Και πυρηνικά όπλα, πολλά και καλά όπλα, από τα οποία δεν έχουμε να φοβηθούμε τίποτα. Τι να φοβηθούμε από τους φίλους και σύμμαχους; Το μέλλον που ανοίγεται μπροστά μας είναι λαμπρό. Λαμπρό σαν την καρδιά του Ήλιου.
Πηγή: Kosmodromio.gr