Αναζήτηση αυτού του ιστολογίου

Σάββατο, 2 Απριλίου 2016

Αντιδραστήρας για χαμηλού κόστους ηλεκτρική ενέργεια


ITER Tokamak 
Το μεγαλύτερο στοίχημα της επιστημονικής κοινότητας για την σταδιακή κατασκευή στην Γαλλία του διεθνούς θερμοπυρηνικού πειραματικού αντιδραστήρα σύντηξης (ITER) για την χαμηλού κόστους παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας προχωρεί σταδιακά.
Κυρίως με διαρκώς αυξανόμενη συσσώρευση γνώσης σε αυτό τον «δύσβατο» δρόμο της επιστήμης μέσα από τον διαρκή κύκλο πείραμα-δυσκολία-αξιολόγηση-αποτέλεσμα, κάποτε και με αντικρουόμενες απόψεις αλλά και με ιστορία πολλών ετών από την έναρξη του έργου.

O Ήλιος... μέσα στον ITER

Είναι εντυπωσιακό ότι ο τρόπος λειτουργίας του ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor-ITER) θα είναι ακριβές «αντίγραφο» των πυρηνικών διεργασιών στο εσωτερικό του Ηλίου που έτσι επιχειρείται να μεταφερθούν στην γη υπό ελεγχόμενο τρόπο και προς όφελος του περιβάλλοντος, των πληθυσμών και της οικονομίας.
Όμως για την λειτουργία του ITER χωρίς πυρηνικά απόβλητα και όσων ενδεχομένως κατασκευαστούν, χρειάζονται γιγαντιαίες εγκαταστάσεις και υλικά που συχνά δημιουργούν ανυπέρβλητα εμπόδια στην πορεία του έργου εκτοξεύοντας το κόστος σε δυσθεώρητα ύψη.
Αν και από δεκαετίες θεωρείται ότι τα σχέδια έχουν σαφή περιγραφή και στόχευση μέσω της διεθνούς συνεργασίας ανάμεσα στην Ευρωπαϊκή Ένωση, τις Ηνωμένες Πολιτείες,την Κίνα, την Ινδία, την Νότια Κορέα και την Ρωσία η έως σήμερα επιτυχία εντοπίζεται σε μικρής διάρκειας σταθερή λειτουργία σε πειραματικούς αντιδραστήρες.

Υλικά διαστημικής χρήσης για τον ITER

Ενδεικτικό της χρησιμότητας που έχει η έρευνα και ανάπτυξη για νέα υλικά για οποιοδήποτε τομέα της επιστήμης επιβεβαιώνεται στην πράξη. Ένα υλικό για συγκεκριμένη χρήση στις διαστημοσυσκευές μπορεί να λειτουργήσει σε ένα άλλο τελείως διαφορετικό τομέα με προφανή οφέλη στο κόστος και στην πρόοδο του έργο.
Για παράδειγμα μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων σε πυραύλους και δορυφόρους, προκειμένου να αντέξουν στις πολύ μεγάλες καταπονήσεις κατά την αποστολή τους στο διάστημα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στον ITER.
Στην συγκεκριμένη περίπτωση το «δάνειο» προέρχεται από πολύ μεγάλης αντοχής σε καταπονήσεις δακτυλίους που χρησιμοποιούνται στον ευρωπαϊκό πύραυλο-φορέα Ariane 5.
Αποδεικνύει έτσι ότι η εργασία στα εργαστήρια Έρευνας και Ανάπτυξης παράγει πολλαπλώς χρήσιμη γνώση και υλικά συχνά αναγκαία σε πολλές διαφορετικές εφαρμογές και περιπτώσεις στην λογική των συγκοινωνούντων δοχείων.
Οι ειδικοί κατέληξαν στην τεχνική κατασκευής συγκεκριμένου τύπου δακτυλίων που βελτιστοποίησε περισσότερο από δυο δεκαετίες η ισπανική εταιρία CASA Espacio και κατασκευάζει υλικά για τους Ariane 5, Vega και Soyuz, επίσης για τους δορυφόρους και τον διεθνή διαστημικό σταθμό (International Space Station-ISS).
Όπως αναφέρει μεταξύ άλλων ο Jose Guillamon (Head of Commercial and Strategy της CASA Espacio) είναι αδύνατον να χρησιμοποιηθούν συμβατικά υλικά όπως για παράδειγμα το μέταλλο το οποίο υφίσταται τις επιπτώσεις από την αυξομοιώσεις της θερμοκρασίας ενώ άγει και το ηλεκτρικό ρεύμα.
Οπότε η αναζήτηση άλλων λύσεων κατέληξε σε μια τεχνική μέσω της οποίας ανθρακονήματα ενσωματώνονται σε ρητίνη διαμορφώνοντας έτσι ένα πολύ ισχυρό ελαφρύ υλικό χρήσιμο στην κατασκευή του ITER.
Mετά από 15ετη περίoδο χρήσης και βελτίωσης στην πράξη το υλικό είναι ιδανικό για πυραύλους διότι διατηρεί το σχήμα του προσφέροντας μακροζωία και σωστή λειτουργία στις σκληρές συνθήκες του διαστήματος.
Με δεδομένη την συμπεριφορά του υλικού οι ειδικοί αποφάσισαν να κατασκευάσουν μεγάλου μεγέθους εξαρτήματα που θα συγκρατήσουν εντός του ITER ακλόνητους τους γιγαντιαίους μαγνήτες σε περιβάλλον κρυογονικής. Θα έχουν διάμετρο 5 μέτρα και διατομή 30x30 εκατοστά.

Πως λειτουργεί

Ο πυρηνικός αντιδραστήρας σύντηξης είναι κάτι τελείως διαφορετικό από του συμβατικούς που λειτουργούν σήμερα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Όπως υποστηρίζουν ειδικοί είναι εγγενώς ασφαλείς, χωρίς πιθανότητες περιβαλλοντικής ρύπανσης ή ακτινοβολίας ραδιενεργών αποβλήτων επί μεγάλο διάστημα.
Όμως το πλέον σημαντικό είναι ότι με ένα κιλό καυσίμου ο αντιδραστήρας θα είναι σε θέση να παράξει ενέργεια ίση με αυτήν που θα παρήγαγαν 10.000 τόνοι ορυκτών καυσίμων.
Αν και η θεωρητικά η λειτουργία του εδραιώθηκε την δεκαετία του '20 από τον Βρετανό φυσικό Arthur Eddington πέρασαν πολλά χρόνια μέχρι να αρχίσουν οι σχετικές συζητήσεις.
Με μια ιδιαιτέρως απλοποιημένη περιγραφή για την λειτουργία του αντιδραστήρα άτομα υδρογόνου, μέσω κατάλληλων διατάξεων που εξουδετερώνουν την δύναμη που τα εξαναγκάζει να μην έλθουν σε επαφή, με συγκρούονται.
Το αποτέλεσμα είναι ότι παράγεται το στοιχείο ήλιο και ταυτόχρονα απελευθερώνονται τεράστια ποσά ενέργειας επαρκή για την οικονομική παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
Ενδεικτικό για την μελλοντική λειτουργία του αντιδραστήρα ΙΤΕR θα είναι η μεγάλα οικονομία στην λειτουργία του. Με ενέργεια 50MW αυτός θα παράξει 500MW δηλαδή το δεκαπλάσιο.
Παρ' ότι όλα αυτά ακούγονται ενθαρρυντικά το ευεργετικό αποτέλεσμα δυνητικά θα απολαύσουν μεταγενέστερες γενιές καθώς με τα σημερινά δεδομένα η πειραματική κατασκευή αναμένεται να λειτουργήσει κανονικά το 2050.
Προς το παρόν ο μεγαλύτερος αντιδραστήρας σύντηξης στον κόσμο ονομάζεται Joint European Torus (JET) λειτουργεί στην Μεγάλη Βρετανία και χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση.
Θεωρείται η πλατφόρμα των δοκιμών μετουσιωμένη σε γνώση και εμπειρία θα μεταφερθεί στην λειτουργία του ITER. Μένει βεβαίως όλα αυτά να αποδειχθεί στην καθημερινή πράξη.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου