Εδώ και δεκαετίες η πυρηνική σύντηξη μας έχει αφήσει με υποσχέσεις απεριόριστης καθαρής ενέργειας, μέχρι σήμερα δεν έχουμε μια βιώσιμη λύση. Η μεγαλύτερη πρόκληση έχει επιβραδύνει πολύ την πρόοδο στον τομέα, η αδυναμία αξιόπιστης συγκράτησης των σωματιδίων υψηλής ενέργειας, που απαιτούνται για τη διατήρηση της αντίδρασης. Αυτό δεν επιτρέπει την συνεχόμενη παραγωγή ενέργειας από την σύντηξη. Τώρα, επιστήμονες ίσως έχουν δώσει λύση σε αυτό το πρόβλημα των 70 χρόνων, δηλαδή τη διατήρηση της σύντηξης, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό σημείο καμπής στην δημιουργία πρακτικής σύντηξης.
Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν, το Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos και την Type One Energy, ανέπτυξε μια ταχύτερη και ακριβέστερη μέθοδο για την αντιμετώπιση του προβλήματος της συγκράτησης της ενέργειας σύντηξης. Η ανακάλυψή τους θα μπορούσε να επιταχύνει τον σχεδιασμό των αντιδραστήρων σύντηξης stellarator, ενός κορυφαίου υποψηφίου για σταθερή ισχύ σύντηξης, κατά δέκα φορές.
Στο επίκεντρο του ζητήματος βρίσκεται το πλάσμα. Είναι ένα υπερθερμασμένο, ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο, που πρέπει να περιοριστεί με την χρήση ισχυρών μαγνητικών πεδίων. Όμως αυτά τα πεδία, συχνά περιέχουν μικροσκοπίες “οπές”, που επιτρέπουν στα ενεργητικά σωματίδια να διαφύγουν. Αυτά τα σωματίδια, ειδικά τα σωματίδια άλφα, είναι απαραίτητα για να διατηρείται το πλάσμα αρκετά ζεστό για συνεχή σύντηξη. Όταν διαρρεύσουν, η αντίδραση σταματά.
Η αστοχία συγκράτησης της ενέργειας σύντηξης, είναι το μεγαλύτερο εμπόδιο που μας αποτρέπει από το να αποκτήσουμε καθαρή και απεριόριστη ενέργεια. Η διόρθωση των ελαττωμάτων των μαγνητικών πεδίων, απαιτεί πολύπλοκές προσομοιώσεις που χρησιμοποιούν το νόμο του Νεύτωνα, οι οποίες αν και τρομερά ακριβείς, είναι εξαιρετικά αργές στους υπολογισμούς. Αυτό σημαίνει πως ο σχεδιασμών των νέων αντιδραστήρων μπορεί να πάρει χρόνια για να επαναληφθούν και να δοκιμαστούν.
Για να επιταχύνουν τη διαδικασία, οι επιστήμονες μερικές φορές βασίζονται στη “θεωρία των διαταραχών”, μια ταχύτερη προσέγγιση, αλλά με μικρότερη ακρίβεια στα αποτελέσματα, η οποία παραβλέπει μερικά κρίσιμα ελαττώματα. Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί τη θεωρία συμμετρίας, έναν κλάδο των μαθηματικών που επικεντρώνεται σε μοτίβα και μετασχηματισμούς. για να βρει και να εξαλείψει τις μαγνητικές οπές με δραματικά λιγότερους υπολογισμούς. Την ίδια στιγμή παρέχει πολύ ακριβή αποτελέσματα σε ένα κλάσμα του χρόνου και του κόστους.
Το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος έγινε πιο σκοτεινό
Αν καταφέρει να αναπτυχθεί για τους αντιδραστήρες stellarators, θα μπορούσε να επεκταθεί και στους tokamaks, που είναι ένας άλλος σημαντικός τύπος αντιδραστήρα σύντηξης. Και στα δύο συστήματα, η καλύτερη μαγνητική χαρτογράφηση θα μπορούσε να βοηθήσει στη διαρροή των επικίνδυνων διαφυγόντων ηλεκτρονίων, που απειλούν να χτυπήσουν τα τοιχώματα των αντιδραστήρων. Όμως, αν η νέα θεωρία μπορεί να δώσει λύσεις, θα έχουμε ένα πρακτικό εργαλείο για τη δημιουργία αντιδραστήρων σύντηξης, για πρώτη φορά.
Η Type One Energy ήδη χρησιμοποιεί την τεχνική ανάπτυξης στους αντιδραστήρες επόμενης γενιάς. Αυτό το άλμα στον περιορισμό της ενέργειας σύντηξης, δεν λύνει απλά ένα μακροχρόνιο τεχνικό πρόβλημα, αλλά αποτελεί και το κλειδί για ένα μέλλον με καθαρή ενέργεια. Αν τα καταφέρουν η πυρηνική σύντηξη θα οδηγήσει σε ένα βιώσιμο μέλλον.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.
