Η μελλοντική έρευνα για τη σύντηξη των ΗΠΑ θα πρέπει να διατηρεί ανοιχτές τις επιλογές, καταλήγει η έκθεση
Οι Ηνωμένες Πολιτείες θα πρέπει να ξεκινήσουν ένα συντονισμένο εθνικό ερευνητικό πρόγραμμα για τη σύντηξη αδράνειας περιορισμού — αλλά μόνο αφού οι ερευνητές αποδείξουν επιτυχώς την επιστημονική βάση της τεχνολογίας δημιουργώντας ένα καμένο πλάσμα στο εργαστήριο, συνιστά σε μια έκθεση μια ομάδα ειδικών που συγκροτήθηκε από τις Εθνικές Ακαδημίες των Η.Π.Α. κυκλοφόρησε σήμερα. Αυτό το συμπέρασμα θα συσσωρεύσει την πίεση στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF), το έργο σύντηξης λέιζερ 3,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων στο κυβερνητικό Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια. Το NIF, το οποίο ολοκληρώθηκε το 2009, υποτίθεται ότι είχε επιτύχει την ανάφλεξη - ένα καμένο πλάσμα που παράγει τουλάχιστον όση ενέργεια καταναλώνει - μέχρι το περασμένο έτος. Έχοντας χάσει αυτήν την προθεσμία, ωστόσο, η NIF αναμένει τώρα μια απόφαση από το Κογκρέσο σχετικά με τη μελλοντική χρηματοδότησή της. Εν τω μεταξύ, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) ζήτησε από τις Εθνικές Ακαδημίες να διερευνήσουν ποια βήματα πρέπει να λάβουν οι Ηνωμένες Πολιτείες για να αναπτύξουν την ισχύ σύντηξης εάν το NIF επιτύχει τελικά την ανάφλεξη.
Η σύντηξη στοχεύει στην παραγωγή ενέργειας συγχωνεύοντας ελαφρούς πυρήνες μεταξύ τους για να γίνουν μεγαλύτεροι, μια διαδικασία κατά την οποία μέρος της πυρηνικής μάζας μετατρέπεται σε ενέργεια. Αλλά η δημιουργία σύντηξης απαιτεί θερμοκρασίες άνω των 50 εκατομμυρίων°C και τεράστιες πιέσεις. Η σύντηξη αδρανούς περιορισμού (ICF) επιδιώκει να δημιουργήσει αυτές τις συνθήκες παίρνοντας μια μικροσκοπική κάψουλα καυσίμου σύντηξης (συνήθως ένα μείγμα των ισοτόπων υδρογόνου δευτερίου και τριτίου) και συνθλίβοντάς το σε υψηλή ταχύτητα χρησιμοποιώντας κάποια μορφή «οδηγού», όπως λέιζερ, σωματίδια δέσμες ή μαγνητικούς παλμούς.
Το ICF έχει λάβει αποσπασματική χρηματοδότηση όλα αυτά τα χρόνια από διάφορες πηγές, αλλά η πλειοψηφία προέρχεται από την Εθνική Διοίκηση Πυρηνικής Ασφάλειας (NNSA) της DOE, η οποία διαχειρίζεται τα πυρηνικά όπλα. Για σχεδόν 2 δεκαετίες, η NNSA υποστήριξε την κατασκευή και τη λειτουργία του NIF, επειδή οι μικροσκοπικές εκρήξεις του ICF μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες όπλων που προσπαθούν να διατηρήσουν το απόθεμα πυρηνικών όπλων των ΗΠΑ. Το NIF έχει γίνει η ναυαρχίδα στον κόσμο για το ICF και η σημερινή έκθεση λέει ότι η ικανότητά του να δημιουργεί με επιτυχία ένα καμένο πλάσμα θα είναι το κλειδί για τη λήψη των επόμενων βημάτων προς μια πρωτότυπη μονάδα παραγωγής ενέργειας σύντηξης. "Το επίτευγμα της ανάφλεξης στο NIF θα πρέπει να είναι ένα σημαντικό έναυσμα για την κυβέρνηση να αποφασίσει εάν θα πρέπει να ξεκινήσει ένα εθνικό συντονισμένο πρόγραμμα [αδρανειακής ενέργειας σύντηξης]", λέει ο συμπρόεδρος της επιτροπής Ronald Davidson του Princeton Plasma Physics Laboratory στο Νιου Τζέρσεϊ.
Το εργαστήριο του Livermore έχει προωθήσει σε μεγάλο βαθμό το όραμά του για το επόμενο βήμα, που ονομάζεται Laser Inertial Fusion Energy (LIFE). Ωστόσο, η επιτροπή NAS τάσσεται υπέρ ενός προγράμματος ευρείας βάσης που θα έδινε ίση χρέωση σε εναλλακτικές προσεγγίσεις που βασίζονται σε λέιζερ από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη και το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο, καθώς και ένα σύστημα μαγνητικού παλμού που διερευνάται από το Εθνικό Εργαστήριο Sandia της DOE και ένα σύστημα δέσμης σωματιδίων από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley. "Εάν η κυβέρνηση αποφασίσει να προχωρήσει, θα πρέπει να υπάρξει ένα καλά μελετημένο πρόγραμμα για να δοκιμάσει τις προσεγγίσεις στην κατάλληλη κλίμακα", λέει ο Davidson. «Αλλά εάν μια συγκεκριμένη προσέγγιση αποδειχθεί πολύ ακριβή [για να είναι εμπορική], θα πρέπει να είναι κανείς έτοιμος να την απογειώσει στην επόμενη ράμπα εξόδου».
Το υπάρχον πρόγραμμα ICF της DOE βρίσκεται ήδη υπό πίεση να διευρύνει το πεδίο εφαρμογής του λόγω της δυσκολίας που αντιμετωπίζει η NIF να φτάσει στην ανάφλεξη. Η πρόταση ενώπιον του Κογκρέσου επιδιώκει χρηματοδότηση για να επιδιώξει επίσης τη σύντηξη μαγνητικού παλμού στη Sandia και την αντίπαλη τεχνική λέιζερ που ονομάζεται πολική άμεση κίνηση, η οποία θα εκτελείται σε NIF. "Θα πρέπει να κάνουμε ό,τι μπορούμε για να λάβουμε περισσότερα δεδομένα για την πολική άμεση κίνηση στο NIF. Λαμβάνει μια τάξη μεγέθους περισσότερη ενέργεια στον στόχο", λέει ο Robert McCrory, διευθυντής του Εργαστηρίου Ενέργειας Λέιζερ στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ.
Η έκθεση υπογραμμίζει επίσης το γεγονός ότι ενώ οι ερευνητές του ICF έχουν επικεντρώσει το μεγαλύτερο μέρος της προσπάθειάς τους στην ανάπτυξη οδηγών και στην επίδειξη ανάφλεξης, άλλοι τομείς έρευνας που είναι σημαντικοί για την εμπορική εκμετάλλευση έχουν λάβει λιγότερη προσοχή. Αυτά περιλαμβάνουν θαλάμους αντίδρασης που μπορούν να αντέξουν επαναλαμβανόμενες εκρήξεις για χρόνια, λέιζερ που μπορούν να εκτοξεύσουν παλμούς υψηλής ενέργειας πολλές φορές το δευτερόλεπτο και τεχνικές για την κατασκευή των μικροσκοπικών καψουλών-στόχων - ένα εμπορικό εργοστάσιο μπορεί να χρησιμοποιεί περισσότερο από ένα εκατομμύριο την ημέρα. «Για να διατηρηθεί το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας σε χαμηλά επίπεδα, θα χρειαστεί να υπάρξει ένα πρόγραμμα Ε&Α για να επιδειχθεί η τεχνολογία για την κατασκευή στόχων σε βιομηχανική κλίμακα οικονομικά αποδοτικά», λέει ο Davidson.
Είναι απίθανο, ωστόσο, ότι ένα τέτοιο πρόγραμμα θα ξεκινήσει σύντομα. Η χρηματοδότηση για τη σύντηξη γενικά είναι εξαιρετικά περιορισμένη λόγω της περικοπής του προϋπολογισμού της γενικής κυβέρνησης και του υψηλού κόστους του έργου του αντιδραστήρα σύντηξης ITER στη Γαλλία, εταίρος του οποίου είναι οι Ηνωμένες Πολιτείες. (Το ITER χρησιμοποιεί μια διαφορετική προσέγγιση, που ονομάζεται μαγνητική σύντηξη περιορισμού.) Ωστόσο, οι ερευνητές του ICF θα ήθελαν πολύ να ακούσουν αυτό το πιστόλι εκκίνησης από το NIF. "Μέχρι να επιδείξετε ανάφλεξη, δεν έχετε δρόμο προς την ενέργεια", λέει ο McCrory.
*Διευκρίνιση 11:20 π.μ., 21 Φεβρουαρίου: Ο Davidson πιστεύει ότι "το επίτευγμα της ανάφλεξης στο NIF θα πρέπει να είναι ένα σημαντικό έναυσμα για την κυβέρνηση να αποφασίσει εάν πρέπει να ξεκινήσει ένα εθνικό συντονισμένο [αδρανειακή ενέργεια σύντηξης]", όχι ένα πρόγραμμα ICF, όπως αναφέρθηκε αρχικά.
