Πυρηνική σύντηξη: Όχι, ευχαριστώ

«Η παραγωγή ενέργειας μέσω της πυρηνικής σύντηξης που επετεύχθη στο εργαστήριο» και πήρε μεγάλες διστάσεις στα media, «αυτή τη στιγμή αρκεί για να δουλέψουν περίπου 10 ηλεκτρικοί βραστήρες με νερό…» δήλωσε στο Reuters ο Tony Roulstone, Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, κόντρα στη μεγάλη αισιοδοξία που γέννησε το σχετικό πρόσφατο πείραμα στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore της Καλιφόρνια.

«Για να μετατρέψουμε αυτή την ποσότητα ενέργειας σε ηλεκτρισμό» συμπλήρωσε, «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».

Σωστός ο Roulstone. Προσεκτικός και διπλωματικός. Να μην τρελαθούμε μέσα σε μια αμφίβολης σημασίας φαντασιακή προσδοκία. Αλλά, από την άλλη μεριά, να μην σταματήσουν και οι χρηματοδοτήσεις στην έρευνα (καθώς μεγάλες επενδύσεις, βλ. Bill Gates, Jeff Bezos κ.ά, βρίσκονται προ των θυρών). Αυτό ερμηνεύει και το επικοινωνιακό μπαράζ: «Λύση στο πρόβλημα της ανθρωπότητας από το νέο επίτευγμα στο Λίβερμορ!»

Πόσο μακριά είναι το αίσιον τέλος των προσπαθειών; Κανείς δεν ξέρει. Ο πρώτος αντιδραστήρας Tokamak στη Σοβιετική Ένωση έγινε από τον 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» από τη συνένωση τεσσάρων πρωτονίων. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση είναι περίπου 7 φορές μεγαλύτερη από αυτή που απελευθερώνεται κατά την σχάση βαρέων πυρήνων, καθώς και πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από μια κλασική́ εξώθερμη αντίδραση.

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

Μέσα στα περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του, ο Ήλιος έχει παράξει τεράστια ποσά ενέργειας προερχόμενης από τις αντιδράσεις σύντηξης, τις οποίες προσπαθούμε να μιμηθούμε. Τι μας λείπει; Η θερμοκρασία και η πίεση των άστρων που φέρνει τους πυρήνες κοντά και συντήκονται. Για να γίνει αυτό στη Γη, σε ένα κανονικό εργοστάσιο ενέργειας, θα πρέπει να δημιουργήσουμε ηλεκτρικό ρεύμα και μαγνητικά πεδία τόσο ισχυρά όσο χρειάζεται 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 αυτήν η οποία παράγεται. Μια τρύπα στο νερό δηλαδή.

Ωστόσο, δυο σοβαροί λόγοι επιβάλλουν την έρευνα για την εφαρμοσμένη χρήση της σύντηξης σύμφωνα με τους υπερασπιστές της. 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 προσιτό́ κόστος προμήθειας. Επιπλέον, ισχυρίζονται ότι η σύντηξη είναι καθαρότερη από τη σχάση – από την άποψη της ραδιενέργειας – καθώς τα κατάλοιπά της έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής. Όμως δεν θα την έλεγες και «καθαρή».

Τα υλικά του περιβλήματος του αντιδραστήρα, καθώς βάλλονται από νετρόνια υψηλής κινητικής ενέργειας, μετατρέπονται σε ραδιενεργά. 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. Εξ αυτού και το γεγονός ότι για την απόσυρση των αντιδραστήρων, όταν πια θα έχουν ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής τους, τα προβλήματα θα είναι τα ίδια, όπως περίπου και στη σχάση. Ή θα αποσυναρμολογηθούν και θα 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 να υπάρχει ένα συγκριτικό πλεονέκτημα ως προς τη σχάση. Η ραδιενέργειά τους διαρκεί λιγότερο, το πολύ λίγους αιώνες κι όχι χιλιάδες χρόνια!

Πόσο μπορεί αυτό να μας παρηγορήσει; Σε ένα κόσμο που μέχρι το τέλος του αιώνα θα έχει διπλασιάσει τον πληθυσμό του είναι εξαιρετικά αμφίβολο ότι οι λύσεις μπορεί να είναι τεχνολογικές.

Δείτε περισσότερα άρθρα σχετικά με την κλιματική αλλαγή στο www.clima21.gr