Αυτό που μόλις πέτυχαν η Ευρώπη και η Ιαπωνία με την πυρηνική σύντηξη είναι καθοριστικό για το μέλλον της ενέργειας

Ο πειραματικός αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης JT-60SA είναι ένα ουσιαστικό βήμα στο δρόμο προς τον ITER (Διεθνής θερμοπυρηνικός πειραματικός αντιδραστήρας), ο τεράστιος αντιδραστήρας σύντηξης που κατασκευάζεται από διεθνή κοινοπραξία με επικεφαλής την Ευρώπη στο Cadarache (Γαλλία). Όπως και το τελευταίο, η συσκευή JT-60SA είναι αντιδραστήρας τοκαμάκ σύντηξη μέσω μαγνητικού περιορισμού, αν και δεν φιλοξενείται στην Ευρώπη· Κατοικεί στη Νάκα, μια μικρή πόλη όχι μακριά από το Τόκιο (Ιαπωνία).

Η κατασκευή του ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 2013, αλλά δεν κατασκευάστηκε από την αρχή. Το έκανε ξεκινώντας από τον αντιδραστήρα JT-60, τον πρόδρομό του, μια μηχανή που τέθηκε σε λειτουργία το 1985 και η οποία για περισσότερες από τρεις δεκαετίες έχει επιτύχει πολύ σημαντικούς στόχους στον τομέα της ενέργειας σύντηξης. Η συναρμολόγηση του JT-60SA ολοκληρώθηκε στις αρχές του 2020 και η πρόθεση των επιστημόνων που συμμετείχαν στην ανάπτυξή του ήταν να ξεκινήσουν τις δοκιμές πλάσματος το συντομότερο δυνατό.

Μια σημαντική σημείωση: στη θέση σε λειτουργία και τη λειτουργία του αντιδραστήρα JT-60SA, Ευρώπη και Ιαπωνία πάνε χέρι-χέρι. Πρόκειται για ένα κοινό έργο που επιδιώκει τελικά να πραγματοποιήσει πειράματα με την ικανότητα να παρέχει εξαιρετικά πολύτιμη γνώση Το ITER υλοποιείται. Αυτή ακριβώς είναι η σημασία της μηχανής Naka. Και, ευτυχώς, μέχρι στιγμής αυτή η συνεργασία ολοκληρώνει τον δρόμο που χάραξε έγκαιρα. Ο νέος στόχος που πέτυχαν Ευρωπαίοι και Ιάπωνες τεχνικοί το επιβεβαιώνει.

Το πρώτο πλάσμα είναι εδώ

Τους τελευταίους μήνες ο πειραματικός αντιδραστήρας JT-60SA μας έφερε πολλές χαρές. Το πιο πρόσφατο όλων, και ίσως το πιο σημαντικό, έφτασε στις αρχές του περασμένου Αυγούστου. Και οι μηχανικοί που εργάζονταν για την ανάπτυξη αυτής της μηχανής κατάφεραν να ψύξουν με επιτυχία τον μαγνητικό κινητήρα του αντιδραστήρα. Και δεν ήταν εύκολο γιατί οι θερμοκρασίες που πρέπει να επιτευχθούν για να αποκτήσουν υπεραγωγιμότητα οι μαγνήτες και το κεντρικό σωληνοειδές των αντιδραστήρων σύντηξης είναι εξαιρετικά χαμηλές.

Εάν περιοριστούμε στον αντιδραστήρα JT-60SA, η θερμοκρασία λειτουργίας των πηνίων είναι 5,15 Kelvin (-268 ºC). αυτή της κεντρικής ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας 17,15 Kelvin (-256 ºC). και, τέλος, αυτό των 18 πηνίων σπειροειδούς πεδίου και των 6 πηνίων σταθεροποίησης 9,15 Kelvin (-264 ºC). Το επόμενο βήμα που έπρεπε να γίνει ήταν επίσης πολύ σημαντικό γιατί απαιτούσε την εκκίνηση του αντιδραστήρα την πρώτη δοκιμή πλάσματος. Αυτή η κρίσιμη δοκιμή πραγματοποιήθηκε πριν από λίγες ημέρες από τους μηχανικούς που χειρίζονταν τον αντιδραστήρα και, ευτυχώς, στέφθηκε με επιτυχία. Τις επόμενες εβδομάδες θα συνεχίσουν να μελετούν τα αποτελέσματα και θα κάνουν άλλες δοκιμές, αλλά αυτό το πρώτο πείραμα πήγε καλά. Όπως και να έχει, θα δημοσιοποιήσουν την τελική τους ανάλυση την 1η Δεκεμβρίου.

Αυτό το επίτευγμα ανοίγει την πόρτα στην πρώτη φάση της δοκιμής του αντιδραστήρα JT-60SA, η οποία στοχεύει να αποδείξει ότι οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες που είναι υπεύθυνοι για τον περιορισμό του πλάσματος σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες συμπεριφέρονται σταθερά όταν τροφοδοτούνται από πολύ υψηλό ρεύμα. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, οι ερευνητές θα πραγματοποιήσουν επίσης άλλους θεμελιώδεις ελέγχους, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης του σχήματος του πλάσματος και της ανάλυσης των ακαθαρσιών που συσσωρεύονται στον πυρήνα του αντιδραστήρα.

Πολύ γενικά, η επόμενη φάση στοχεύει στη μελέτη της συμπεριφοράς του πλάσματος, επομένως θα είναι πολύ σημαντικό να καθοριστεί εάν οι στρατηγικές σταθεροποίησης που θα εφαρμοστούν στο ITER είναι κατάλληλες. Όταν είναι πλήρως λειτουργικός, ο αντιδραστήρας JT-60SA θα είναι σε θέση να διατηρήσει ένα πλάσμα πυρήνων δευτερίου για μια περίοδο 100 δευτερολέπτων χρησιμοποιώντας μέγιστο ρεύμα 5,5 MA. Το ITER θα είναι μεγαλύτερο από το JT-60SA, κάτι που θεωρητικά θα του επιτρέψει να μειώσει την απώλεια ενέργειας στον πυρήνα του αντιδραστήρα και να συμβάλει στη σταθεροποίηση του πλάσματος.

Η τρίτη πειραματική φάση του αντιδραστήρα σύντηξης Naka θα προσπαθήσει να αναδημιουργήσει συνθήκες εργασίας όσο το δυνατόν πιο παρόμοιες με αυτές του ITER για να προβλέψει με ακρίβεια πώς θα συμπεριφερθεί το πλάσμα στον πειραματικό αντιδραστήρα στο Cadarache (Γαλλία). Αυτή η φάση είναι παρόμοια με την προηγούμενη, αλλά τώρα οι ερευνητές θα παρακολουθούν πολύ συγκεκριμένες παραμέτρους που καθορίζουν τη συμπεριφορά του πλάσματος, όπως, για παράδειγμα, η εγγενής περιστροφή του ή οι επιπτώσεις που έχει η ενέργεια των σωματιδίων στη σταθεροποίηση και τον περιορισμό του πλάσματος.

Η τέταρτη φάση δοκιμής του αντιδραστήρα JT-60SA στοχεύει, γενικά, να βρει τις ιδανικές παραμέτρους λειτουργίας για τη βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς του πλάσματος σε πραγματικό χρόνο, την ελαχιστοποίηση των απωλειών ενέργειας και την επίλυση της μεταφοράς ακαθαρσιών με εγγυήσεις. Τέλος, η πέμπτη φάση συνεχίζεται μετριάσει πιθανούς κινδύνους που προέρχονται από τη λειτουργία ITER. Εάν όλα πάνε όπως τα σχεδίασε η EUROfusion, οι δοκιμές χαμηλής ισχύος με υδρογόνο και ήλιο σε αυτόν τον τελευταίο πειραματικό αντιδραστήρα θα ξεκινήσουν το 2028, ενώ οι δοκιμές υψηλής ισχύος το 2032. Ο αντιδραστήρας JT-60SA θα είναι ένας πολύτιμος σύμμαχος χωρίς τον οποίο σίγουρα ο ITER θα να το κάνεις χωρίς αυτό θα ήταν πολύ πιο δύσκολο.

Εικόνα εξωφύλλου: F4E/QST

Περισσότερες πληροφορίες: Σύντηξη για ενέργεια

Στην Xataka: Η Ισπανία θέλει να είναι ηγέτης στην πυρηνική σύντηξη και για το λόγο αυτό θα δωρίσει 21,9 εκατομμύρια ευρώ στην IFMIF-DONES