Είναι η Ελπίδα για το Ενεργειακό Μέλλον της Ανθρωπότητας;

Η πυρηνική σύντηξη, μέσω της οποίας τροφοδοτείται με ενέργεια ο Ήλιος και τα άλλα αστέρια, θεωρείται η κύρια πηγή ενέργειας στο Σύμπαν. Σύμφωνα με μια μεγάλη μερίδα επιστημόνων και ερευνητών, ίσως στο μέλλον καταφέρουμε να τη θέσουμε στην υπηρεσία μας, δηλαδή να τροφοδοτήσει τις ενεργοβόρες δραστηριότητες της ανθρωπότητας. 

Τι Είναι η Πυρηνική Σύντηξη;

Πρόκειται, ουσιαστικά, για την μία από τις δύο μεθόδους παραγωγής πυρηνικής ενέργειας. Πυρηνική ή ατομική ενέργεια είναι η ενέργεια που εκλύεται όταν αλλάζει το πλήθος των πρωτονίων του πυρήνα ενός ατόμου, δηλαδή όταν γίνεται η μεταστοιχείωση από ένα χημικό στοιχείο σε ένα άλλο. Πρόκειται για την ενέργεια που συνδέει μεταξύ τους τα πρωτόνια που συγκροτούν τον ατομικό πυρήνα. Αυτή η ενέργεια εκλύεται είτε όταν γίνεται διάσπαση (σχάση) ενός ατομικού πυρήνα σε περισσότερους, είτε όταν συμβαίνει το αντίστροφο, δηλαδή ένωση (σύντηξη) δύο πυρήνων σε έναν μεγαλύτερο. 

Στην πυρηνική διάσπαση γίνεται βομβαρδισμός του πυρήνα με πρωτόνια μέχρι να επιτευχθεί ο τεμαχισμός του, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται δύο ή περισσότεροι ελαφρότεροι πυρήνες, κατ' επέκταση χημικά στοιχεία, με ταυτόχρονη έκλυση ενέργειας. Για να συμβεί αυτό χρησιμοποιούνται βαρέα στοιχεία (δηλαδή στοιχεία με πυρήνα που αποτελείται από πολλά πρωτόνια), όπως το ουράνιο.

Στην πυρηνική σύντηξη γίνεται το αντίστροφο. Οι πυρήνες ενός στοιχείου εξαναγκάζονται να πλησιάσουν τόσο ώστε να ενωθούν και να σχηματίσουν έναν νέο, δημιουργώντας έτσι ένα πιο σύνθετο χημικό στοιχείο, και πάλι με ταυτόχρονη απελευθέρωση ενέργειας. Στη σύντηξη έχουμε συνένωση ελαφρών στοιχείων, όπως τα ραδιοϊσότοπα δευτέριο και τρίτιο του υδρογόνου, που είναι το ελαφρότερο στοιχείο της φύσης.

Συνήθως η πυρηνική σύντηξη επιτυγχάνεται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, προκειμένου να εξομοιωθούν με εκείνες που είναι στον πυρήνα του Ήλιου, και χωρίζεται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο το αέριο υδρογόνο με την υψηλή θερμότητα μετατρέπεται σε πλάσμα, μια κατάσταση της ύλης λιγότερο γνωστή από τις γνωστές μας τρεις, όπου τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται από την δύναμη έλξης του πυρήνα, με αποτέλεσμα η ύλη να γίνεται ένα μείγμα ιόντων, πυρήνων και ελεύθερων ηλεκτρόνιων.

Στο δεύτερο στάδιο, όταν έχει επιτευχθεί η κατάσταση πλάσματος, αυξάνεται επιπλέον η θερμοκρασία προκειμένου η κινητικότητα των πυρήνων να γίνει τόσο μεγάλη που φτάνουν στο σημείο της αλληλοσύγκρουσης και της ένωσης. Με την ένωση των δύο ραδιοϊσότοπων υδρογόνου έχουμε τη δημιουργία ενός νέου βαρύτερου πυρήνα, του στοιχείου ηλίου, μαζί με απελευθέρωση ενέργειας σε μορφή θερμότητας και ακτινοβολίας.

H Ενέργεια των Ήλιων

Κοιτάζοντας τον νυκτερινό ουρανό βλέπουμε χιλιάδες αστέρια να αιωρούνται στο στερέωμα. Πρόκειται για λαμπερούς ήλιους τόσο μακρινούς, ώστε φαίνονται σαν μικρά φωτεινά σημεία.

Εκείνο που κάνει τούτα τα ουράνια σώματα αυτόφωτα είναι το γεγονός ότι η μάζα τους είναι τόσο μεγάλη, που ξεπερνά την κρίσιμη τιμή που επιτρέπει να γίνουν ήλιοι. Εξαιτίας της μεγάλης μάζας, η βαρύτητα δημιουργεί συνθήκες πλάσματος στα στοιχεία του πυρήνα τους και συμπιέζει τα άτομα που φτάνουν κοντά το ένα με το άλλο. Η εγγύτητά τους προξενεί ένωση των ατομικών πυρήνων, δηλαδή σύντηξη, οπότε αυτόματα εκπέμπονται τεράστια ποσά ακτινοβολίας και θερμότητας.

Έτσι εξηγείται η ακτινοβολία κάθε άστρου, του οποίου η ενέργεια διατρέχει τα βάθη του σύμπαντος κι έρχεται σε μας ως φως.

Ο ήλιος μας, που είναι πηγή ζωής ολόκληρου του πλανήτη, αποτελείται κυρίως από υδρογόνο. Δίνει ενέργεια στο πλανητικό σύστημα με τις συντήξεις που γίνονται εντός του. Πρόκειται για μια διαδικασία σύνθεσης από την οποία γεννιούνται διαρκώς πιο σύνθετα χημικά στοιχεία, όπως το ήλιο, και σε βάθος χρόνου διαδοχικά τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα μέχρι εκείνο που καθορίζεται από το μέγεθος του ήλιου. Στα μεγαλύτερα αστρικά σώματα παράγεται ακόμη και χρυσός ή άλλα βαρύτερα στοιχεία. Όσο πιο μεγάλο το άστρο, τόσο πιο βαρύ και το χημικό στοιχείο στο οποίο καταλήγει όταν καταναλώσει όλο του το υλικό. Ο ήλιος μαζί με όλους τους φωτεινούς συντρόφους του στον ουρανό θα μπορούσε να πει κανείς ότι είναι οι συνθέτες του σύμπαντος -πηγές της πολυμορφίας του Κόσμου.

Μια Καθαρή Πηγή Ενέργειας 

Το ζήτημα της πυρηνικής σύντηξης δεν είναι καινούργιο, αλλά ανάγεται στις πρώτες δεκαετίες του 20ου αιώνα. Από το 1920 ο Άρθουρ Έντιγκτον (Arthur Eddington) διατυπώνει τη θεωρία πως η σύντηξη υδρογόνου με ήλιο θα μπορούσε να είναι η πρωταρχική πηγή της ενέργειας των άστρων. Το 1929 ο Φρίντριχ Χουντ (Friedrich Hund) ανακαλύπτει το φαινόμενο της Κβαντικής Σήραγγας και λίγο αργότερα οι Ρόμπερτ Άτκινσον (Robert Atkinson) και Φριτζ Χούτερμανς (Fritz Houtermans) χρησιμοποιούν τις μετρήσιμες μάζες στοιχείων φωτός προκειμένου να αποδείξουν ότι μεγάλες ποσότητες ενέργειας μπορούν να απελευθερωθούν από τη σύντηξη μικρών πυρήνων. Βασιζόμενος στα πρώιμα πειράματα πυρηνικής μεταστοιχείωσης του Έρνεστ Ράδερφορντ (Ernest Rutherford), ο Μαρκ Ολίφαντ (Mark Oliphant) ολοκληρώνει το 1932 στο εργαστήριο τη σύντηξη ισοτόπων υδρογόνου. Όλη η υπόλοιπη δεκαετία χαρακτηρίστηκε από την έρευνα του Χανς Μπέτχε (Hans Bethe) σχετικά με την πυρηνική σύντηξη στα άστρα. Βεβαίως, από τις αρχές του 1940 με το Σχέδιο Μανχάταν στις ΗΠΑ εντάχθηκε η πυρηνική σύντηξη στις μυστικές στρατιωτικές έρευνες για την κατασκευή όπλων. Τα αποτελέσματα εμφανίστηκαν το 1951 με την πυρηνική δοκιμή στον Ειρηνικό Ωκεανό που ονομάστηκε Αντικείμενο Θερμοκηπίου, ενώ εκτεταμένη πυρηνική έκρηξη με την χρήση υδρογονοβόμβας έλαβε χώρα την 1η Νοεμβρίου 1952 και πάλι στον Ειρηνικό Ωκεανό με κωδικό όνομα Άιβι Μάικ.

Από την ίδια περίοδο, ωστόσο, άρχισε να αναπτύσσεται η έρευνα για την ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη, προκειμένου να αναζητηθούν οι άλλες χρήσεις της στην κοινωνία, κάτι που συνεχίζεται έως τις μέρες μας.

Αξιολογώντας τα πολλαπλά οφέλη του φαινομένου της σύντηξης, γεννήθηκε το όραμα δημιουργίας ενός μικρού «ήλιου» πάνω στη Γη. Η πυρηνική σύντηξη που τροφοδοτεί ενέργεια τον Ήλιο, τα αστέρια, τον Κόσμο, με τον κατάλληλο έλεγχο θα μπορούσε να τροφοδοτήσει τις δραστηριότητες του ανθρώπου καθαρότερα και ασφαλέστερα.

Από την δεκαετία του 1960 οι τότε σοβιετικοί επιστήμονες καταφέρνουν να κατασκευάσουν το αποκαλούμενο Τόκαμακ (Τoroidal'naya kamera s magnitnymi katushkami), που ήταν μια συσκευή δημιουργίας μαγνητικού πεδίου, το οποίο ήταν σε θέση να επηρεάσει το πλάσμα που δημιουργούσε η πυρηνική σύντηξη. ΄Ηταν τόσο πετυχημένη η κατασκευή που κάθε άλλη προσπάθεια εγκαταλείφθηκε και την υιοθέτησαν οι υπόλοιπες ενδιαφερόμενες χώρες. Έτσι το 1973 ξεκίνησε το ενεργειακό πρόγραμμα JET, the Joint European Torus, το πιο μεγάλο πείραμα μαγνητικής διαχείρισης πλάσματος πυρηνικής σύντηξης, με έδρα το Κούλχαμ (Culham), στην περιφέρεια Όξφορντ στην Αγγλία. Βασισμένο σε μία συσκευή τόκαμακ, απετέλεσε μια ευρωπαϊκή προσπάθεια να ανοίξει ο δρόμος για άντληση ενέργειας από την πυρηνική σύντηξη.

ITER - ο «Δρόμος»

Αλλά ήταν τον Νοέμβριο του 1985, στη σύνοδο κορυφής της Γενεύης, που ο Γενικός Γραμματέας της τότε Σοβιετικής Ένωσης, Μιχαήλ Γκορμπατσόφ, πρότεινε στον αμερικανό πρόεδρο Ρόναλντ Ρίγκαν διεθνή συνεργασία για την ανάπτυξη της πυρηνικής σύντηξης προς ειρηνικούς σκοπούς. Έναν χρόνο μετά υπογράφηκε η πρώτη συμφωνία ανάμεσα στην Ευρωπαϊκή Ένωση, την Ιαπωνία, την Σοβιετική Ένωση και τις ΗΠΑ, κι έτσι δημιουργήθηκε ο αρχικός σχεδιασμός για το ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), που τα αρχικά του σημαίνουν στα λατινικά «δρόμος». Τα σχέδια κατασκευής ξεκίνησαν το 1988, πέρασαν διάφορες φάσεις και έφτασαν να εγκριθούν από τα μέλη το 2001. Το 2003 έγιναν δεκτά ως μέλη τα κράτη της Λαϊκής Δημοκρατίας της Κίνας και της Νότιας Κορέας, ενώ ακολούθησε η Ινδία το 2005. Στις 24 Οκτωβρίου 2007 έγινε και επίσημα η ίδρυση του οργανισμού ITER, αφού ένα χρόνο νωρίτερα είχε προηγηθεί η υπογραφή νέας συμφωνίας.

Έγινε κατανοητό ότι για να μπορεί στο μέλλον ο πλανήτης να είναι βιώσιμος, είναι ανάγκη να γίνει ένα βήμα κατά το οποίο οι χώρες αντί να ανταγωνίζονται, να ξεπεράσουν όποιες διαφορές τις χωρίζουν και να ενώσουν τις δυνάμεις τους σε μια κοινή συνισταμένη. Αλλιώς είναι ανέφικτο να επιτευχθεί η πυρηνική σύντηξη. Καμία χώρα από μόνη της δεν μπορεί να πραγματοποιήσει ένα τέτοιο εγχείρημα σε εύλογο χρονικό διάστημα.

Το ITER έχει έδρα το Cadarache, (Κανταράς) στην επαρχία Saint-Paul-lez Durance  της νότιας Γαλλίας. Οι εγκαταστάσεις έχουν σχεδόν ολοκληρωθεί και ο εξοπλισμός καταφθάνει καθημερινά από κάθε γωνιά του κόσμου. Η όλη προετοιμασία γίνεται σε χώρο 420 στρεμμάτων, μια έκταση όση περίπου 50 ποδοσφαιρικά γήπεδα μαζί. Θα αποτελέσει παγκοσμίως το μεγαλύτερο πείραμα φυσικής σχετικά με τον μαγνητικό περιορισμό του πλάσματος. Ο αντιδραστήρας θερμοπυρηνικής σύντηξης έχει σχεδιαστεί για να παράγει πλάσμα σύντηξης ισοδύναμο με 500 μεγαβάτ θερμικής ισχύος εξόδου για περίπου είκοσι λεπτά, ενώ στο τόκαμακ εισάγονται 50 μεγαβάτ θερμικής ισχύος, με αποτέλεσμα την απόκτηση 10πλάσιας θερμικής ισχύος πλάσματος. Με τον τρόπο αυτό αποσκοπείται η απόδειξη της αρχής της παραγωγής περισσότερης θερμικής ενέργειας κατά τη διαδικασία σύντηξης από ό,τι χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του πλάσματος, κάτι που δεν έχει επιτευχθεί ακόμη σε οποιοδήποτε αντιδραστήρα σύντηξης.

Ο αντιδραστήρας είναι σχεδιασμένος μόνο για να παράγει πλάσμα σύντηξης και η εκπεμπόμενη από την αντίδραση σύντηξης θερμότητα θα εξαχθεί στην ατμόσφαιρα χωρίς να παράγει ηλεκτρισμό. Ο προγραμματισμένος διάδοχος του ITER, ο DEMO, αναμένεται να είναι ο πρώτος αντιδραστήρας σύντηξης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε πειραματικό περιβάλλον. Η αναμενόμενη επιτυχία του DEMO υπολογίζεται πως θα οδηγήσει σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πλήρους κλίμακας και θα αποτελέσει το πρότυπο για μελλοντικούς εμπορικούς αντιδραστήρες.

Οικονομικά Στοιχεία - Συμμετοχή

Το κόστος κατασκευής έχει προϋπολογιστεί ότι δεν θα ξεπεράσει τα 15 δισεκατομμύρια ευρώ, κόστος που αν και φαίνεται μεγάλο, ωστόσο συγκρίνοντάς το, είναι οκτώ φορές μικρότερο από τη διοργάνωση του Μουντιάλ του 2022 στο Κατάρ.

Η ΕΕ, ως τόπος υποδοχής για το συγκρότημα ITER, συμβάλλει περίπου στο 45% του κόστους, ενώ τα άλλα έξι μέρη συμβάλλουν κατά περίπου 9% έκαστο. Το 2016, ο οργανισμός ITER υπέγραψε συμφωνία τεχνικής συνεργασίας με την εθνική υπηρεσία πυρηνικής σύντηξης της Αυστραλίας, επιτρέποντας στη χώρα αυτή να έχει πρόσβαση στα ερευνητικά αποτελέσματα του ITER με αντάλλαγμα την κατασκευή επιλεγμένων τμημάτων του μηχανήματος ITER.

Η εγκατάσταση αναμένεται να ολοκληρώσει τη φάση κατασκευής της το 2021 και θα αρχίσει να θέτει σε λειτουργία τον αντιδραστήρα το ίδιο έτος. Τα αρχικά πειράματα πλάσματος προγραμματίζονται να αρχίσουν το 2025, με τα πλήρη πειράματα σύντηξης δευτερίου-τριτίου να υπολογίζονται για το 2035.

Οι χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, μαζί με την Ελβετία, έχουν ιδρύσει τον ευρωπαϊκό οργανισμό Fusion for Εnergy (Πυρηνική Σύντηξη για Ενέργεια) δια μέσου του οποίου τα ευρωπαϊκά κράτη συμμετέχουν αναλαμβάνοντας το αντίστοιχο κόστος. Η καινοτομία στη συμμετοχή όλων των μελών είναι ότι δεν υποχρεούνται να καταβάλουν κάποιο συμφωνημένο ποσοστό του προϋπολογισμού, αλλά αναλαμβάνουν να φέρουν σε πέρας τμήματα του έργου ή να προσφέρουν τεχνογνωσία ή κατασκευή εξαρτημάτων, και οτιδήποτε άλλο, δίχως να δεσμεύονται από κάποιες μεγάλες εταιρείες παραγωγής, οπότε έχουν δυνατότητες διαπραγμάτευσης και καλύτερων τιμών.

«Τα ελληνικά εργαστήρια συνεισφέρουν στο ITER με τη μελέτη και την κατασκευή του γυροτρόνιου», δηλώνει ο κ. Αναστάσιος Γιούτσος, αντιπρόσωπος της Ελλάδας στο διοικητικό συμβούλιο του Fusion for Energy. Στο ITER θα εγκατασταθούν 24 γυροτρόνια, συσκευές υψηλής τεχνολογίας που θερμαίνουν το πλάσμα, διοχετεύοντας του ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς, με τη μορφή μικροκυμάτων. Η κατασκευή των έξι από αυτά ανατέθηκε σε διεθνή ομάδα επιστημόνων από την Ελλάδα, τη Γερμανία, την Ιταλία, την Ελβετία και τη Λετονία. Επικεφαλής της ελληνικής ομάδας είναι το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.

Δικαιολογημένη η Αισιοδοξία;

Στόχος του αντιδραστήρα είναι να απαντηθεί στην πράξη κατά πόσο είναι τεχνολογικά εφικτή η ελεγχόμενη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με πυρηνική σύντηξη, δηλαδή με τη φυσική διαδικασία που επιτρέπει στον ήλιο να παράγει φως και θερμότητα. Αν η απάντηση είναι θετική, τότε θα έχει ανοίξει ο δρόμος για να λυθεί το ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη, αφού τα υλικά της σύντηξης είναι πρακτικά ανεξάντλητα.

Η πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας, συμπεριλαμβανομένων κορυφαίων επιστημόνων (π.χ. Στίβεν Χόκινγκ), συνδέει το ενεργειακό μας μέλλον με την επιτυχία της πυρηνικής σύντηξης. Θεωρούν πως πρόκειται για μια ασφαλή και φιλική προς το περιβάλλον ενεργειακή επιλογή που προσφέρει τη δυνατότητα ενός καθαρού, σταθερού και μακροπρόθεσμα ανεξάντλητου ενεργειακού εφοδιασμού. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που την καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστική, με βασικότερο την σχεδόν απεριόριστη διαθεσιμότητα καυσίμων, τα οποία κατανέμονται ευρέως σε όλο τον κόσμο. Το Δευτέριο είναι άφθονο και μπορεί να εξαχθεί εύκολα, π.χ. από το θαλασσινό νερό. Το Τρίτιο μπορεί να παραχθεί από το Λίθιο, ένα ελαφρύ μέταλλο, ευρύτατα διαθέσιμο στη γήινη λιθόσφαιρα.

Έπειτα, η διαδικασία της θερμοπυρηνικής σύντηξης δεν συνδέεται με την παραγωγή αερίων όπως το διοξείδιο του άνθρακα, που προκαλούν αυξανόμενη ανησυχία για την υπερθέρμανση του πλανήτη και άλλες καταστρεπτικές επιδράσεις στο περιβάλλον. Επίσης, οι μελλοντικές γενιές δεν θα επιβαρύνονται μακροχρόνια με τα απόβλητα από τη θερμοπυρηνική σύντηξη, ενώ η ραδιενέργεια που σχετίζεται με τον μηχανισμό της θερμοπυρηνικής σύντηξης είναι πολύ βραχύβια και δεν αντιπροσωπεύει καμία επιβάρυνση. Τα κύρια καύσιμα της σύντηξης, το δευτέριο και το λίθιο, καθώς και το προϊόν της, το ήλιο, είναι μη ραδιενεργά. Το ραδιενεργό ενδιάμεσο παραγόμενο προϊόν – καύσιμο (δεν απαιτείται η μεταφορά του στη μονάδα παραγωγής ενέργειας από σύντηξη, αφού παράγεται στο θάλαμο του αντιδραστήρα), το τρίτιο, διασπάται αρκετά γρήγορα (έχει χρόνο ημιζωής 12,3 χρόνια) και η διάσπασή του παράγει ένα ηλεκτρόνιο (ακτινοβολία β) πολύ χαμηλής ενέργειας, που μπορεί να διανύσει στον αέρα ελάχιστα χιλιοστά και με δυσκολία να περάσει ένα φύλλο χαρτιού.

Θεωρείται, τέλος, κατάλληλη για μεγάλης κλίμακας παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία απαιτείται για τις αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες των σύγχρονων πόλεων. Ένας σταθμός παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος με θερμοπυρηνική σύντηξη θα έχει ισχύ της τάξης του 1 GW, δηλαδή θα είναι σε θέση να παράγει μεγάλο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας εικοσιτέσσερις ώρες το εικοσιτετράωρο. Η παραγωγή ενέργειας είναι ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη από ό,τι σε μια χημική αντίδραση και τρεις με τέσσερις φορές περισσότερη σε σχέση με μια αντίδραση σχάσης. Επομένως, τουλάχιστον στη θεωρία, ενώ μία λιγνιτική μονάδα ισχύος 1.000 MW καταναλώνει ετησίως 2,7 εκατομμύρια τόνους καυσίμου, ένα ανάλογο εργοστάσιο σύντηξης θα χρειάζεται τον χρόνο μόλις 125 κιλά δευτέριο και 125 κιλά τρίτιο.

Οι υπερασπιστές του προγράμματος λένε ότι οι εμπορικές εγκαταστάσεις τήξης του μέλλοντος, θα μπορούσαν να είναι φτηνές και φιλικές προς το περιβάλλον, με πολύ λιγότερα ραδιενεργά απόβλητα. Επίσης, ο κίνδυνος έκρηξης είναι ανύπαρκτος αφού και η παραμικρή διαρροή θέτει τον αντιδραστήρα εκτός λειτουργίας λόγω πτώσης της απαραίτητης θερμοκρασίας.

Η Σημερινή Κατάσταση

 Σε αναλογία με την εποχή, του χαλκού ή του σιδήρου, θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι διανύουμε την εποχή του ηλεκτρικού πολιτισμού. Ο σύγχρονος πολιτισμός εξαρτάται, σχεδόν απόλυτα, από την ενέργεια που απαιτείται για να λειτουργήσουν οι μηχανές, τα εργοστάσια, οι υπολογιστές, το διαδίκτυο, οι επικοινωνίες κ.λπ. Για να καλύψει τις ενεργειακές του ανάγκες, από τα πρώτα στάδια ανάπτυξης της τεχνολογίας, ο άνθρωπος φρόντισε να καλύψει την ενεργειακή ζήτηση δίχως να τον ενδιαφέρουν τα όποια παράπλευρα προβλήματα θα δημιουργούσε η ενεργοβόρα του στάση. Κι έτσι, η αλματώδης τεχνολογική ανάπτυξη έφερε στην επιφάνεια το κρίσιμο θέμα του ισοζυγίου ζήτησης και παραγωγής ενέργειας, το οποίο έχει εξαιρετικά σημαντικό οικολογικό αντίκτυπο, από τη μια γιατί τα ενεργειακά αποθέματα διαρκώς μειώνονται και από την άλλη ο πλανήτης μολύνεται όλο και περισσότερο.

Εξαιτίας των παραπάνω έχουν γίνει αμέτρητες έρευνες για την παραγωγή ενέργειας και μέχρι στιγμής έχουν επικρατήσει και εφαρμόζονται τρεις διαφορετικές μέθοδοι.

Η πρώτη μέθοδος, και η πλέον καθιερωμένη, είναι η παραγωγή ενέργειας με ορυκτά καύσιμα, όπως ο λιθάνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, τα οποία είναι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καθώς χρειάζονται εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν. Αντλούνται από τα πεπερασμένα αποθέματα του υπεδάφους και εξαντλούνται με γοργούς ρυθμούς. Παράλληλα, η καύση τους είναι ο βασικός υπαίτιος για τη γοργή εξάπλωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, και επομένως για τη μόλυνση του πλανήτη και την εμφάνιση του φαινομένου του θερμοκηπίου.

Από τα μέσα του 20ου αιώνα έκαναν την εμφάνισή τους οι αντιδραστήρες παραγωγής πυρηνικής ενέργειας σχάσης, οι οποίοι θεωρήθηκαν το μέλλον της ανθρωπότητας. Διέθεταν σαφή πλεονεκτήματα σε σχέση με τη χρήση των ορυκτών καυσίμων, καθώς παρήγαγαν καθαρή ενέργεια, χωρίς να εκλύεται στην ατμόσφαιρα διοξείδιο του άνθρακα και με τη χρήση ελάχιστης ποσότητας βαρέων στοιχείων, όπως το ουράνιο 235, επιτυγχανόταν παραγωγή υπερπολλαπλάσιας ενέργειας. Παρότι οι ηγεσίες των ισχυρών κρατών, οι επιστήμονες της εποχής εκείνης, μαζί με την πλειοψηφία των ΜΜΕ προπαγάνδιζαν την υπεροχή της πυρηνικής ενέργειας, οι λαοί του κόσμου ήταν ιδιαίτερα δύσπιστοι, μια και τα καταστροφικά αποτελέσματα της ατομικής βόμβας ήταν πολύ κοντινά και ο ψυχρός πόλεμος της κυριαρχίας στους πυρηνικούς εξοπλισμούς γινόταν όλο και πιο έντονος.

Παρόλα αυτά, σήμερα λειτουργούν πάνω από 600 πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας σε ορισμένες οικονομικά ανεπτυγμένες χώρες και θα υπήρχε ακόμη μεγαλύτερη ανάπτυξη, εάν δεν προέκυπταν τα διάφορα ατυχήματα που ανέδειξαν τις επιπτώσεις αυτής της μεθόδου. Το 1979 στο Three Mile Island των ΗΠΑ σημειώθηκε  ατύχημα με αντίστοιχη διαρροή ραδιενέργειας, που δημιούργησε προβλήματα υγείας στον γύρω πληθυσμό. Μερικά χρόνια αργότερα, τον Απρίλιο του 1986 σημειώθηκε το καταστροφικό πυρηνικό ατύχημα στο Τσερνόμπιλ της τότε Σοβιετικής Ένωσης, όπου η ραδιενέργεια απλώθηκε σε μια μεγάλη έκταση της ευρωπαϊκής επικράτειας, η γύρω από τον αντιδραστήρα περιοχή παραμένει μέχρι σήμερα ερημωμένη και οι συνέπειες ακολουθούν για δεκαετίες κατοίκους ακόμη και πιο απομακρυσμένων περιοχών. Και τέλος, το πιο πρόσφατο είναι το 2011 στο εργοστάσιο της Φουκουσίμα, στην Ιαπωνία, το οποίο χτυπήθηκε από τσουνάμι που προκλήθηκε από σεισμό, με αποτέλεσμα να προκληθεί διαρροή άγνωστης ποσότητας ραδιενέργειας που εξαπλώθηκε στην ατμόσφαιρα.

Είναι φυσικό, επομένως, να επικρατεί μεγάλος σκεπτικισμός ως προς τη χρήση αυτής της μεθόδου, αν και υπάρχουν ακόμη χώρες που φτιάχνουν νέα τέτοια πυρηνικά εργοστάσια διότι μπροστά στην ελαχιστοποίηση του κόστους δεν υπολογίζουν στο ελάχιστο την ανθρώπινη ζωή.

Η τρίτη μέθοδος παραγωγής ενέργειας αφορά στις αποκαλούμενες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή ήπιες μορφές ενέργειας, που προκύπτουν από διάφορες φυσικές διαδικασίες. Συγκεκριμένα, ως ενέργεια από ανανεώσιμες μη ορυκτές πηγές θεωρείται η αιολική, ηλιακή, αεροθερμική, γεωθερμική, υδροθερμική και ενέργεια των ωκεανών, υδροηλεκτρική, από βιομάζα, από τα εκλυόμενα στους χώρους υγειονομικής ταφής αέρια, από αέρια μονάδων επεξεργασίας λυμάτων και από βιοαέρια. Ονομάζονται «ήπιες» επειδή θεωρείται ότι για την εκμετάλλευσή τους δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέμβαση, δηλαδή εξόρυξη, άντληση ή καύση, αλλά χρησιμοποιείται η ήδη υπάρχουσα ροή ενέργειας στη φύση. Επίσης, είναι «καθαρές» μορφές ενέργειας και δεν αποδεσμεύουν υδρογονάνθρακες, διοξείδιο του άνθρακα ή τοξικά και ραδιενεργά απόβλητα.

Το Ενεργειακό Μέλλον

Κύριοι άξονες του ενεργειακού προβλήματος είναι η εξάντληση των παραδοσιακών πόρων, η οικολογική επιβάρυνση του πλανήτη, η οικονομική βιωσιμότητα των υποψήφιων λύσεων, η μελλοντική επάρκεια σε ενέργεια, η απαραίτητη τεχνολογία που θα δώσει κατάλληλες λύσεις, η συνολική ανθρώπινη στάση απέναντι σε όλα αυτά και, τέλος, ο παράγοντας χρόνος, καθώς πρέπει να βρεθούν οι κατάλληλες λύσεις πριν να είναι αργά.

Τα προβλήματα που λίγο πολύ γνωρίζουμε, είναι απόρροια του τρόπου που αντιμετωπίζουμε τη ζωή και τον εαυτό μας. Η αλόγιστη χρήση των ορυκτών καυσίμων με τις τόσο δυσμενείς επιπτώσεις για την υγεία της ανθρωπότητας και του ίδιου του πλανήτη έχει σε μεγάλο βαθμό συνειδητοποιηθεί. Αφενός από μια μεγάλη πλειοψηφία της ανθρωπότητας που με αυξημένη συνειδητότητα διαβλέπει το ζοφερό μέλλον αυτής της χρήσης, και αφετέρου από εκείνη τη μειοψηφία των οικονομικά κυρίαρχων που βλέπουν ότι πλησιάζει το τέλος και αναζητούν διαφορετικούς τρόπους να αποκτήσουν εξουσία επάνω στις ενεργειακές προοπτικές του πλανήτη. Είναι επόμενο πως ουσιαστικές λύσεις δεν θα μπορέσουν να βρουν εφαρμογή όσο το προσωπικό κέρδος θα είναι η κυρίαρχη πρόθεση.

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες σχάσης μπορεί να αποτελούν κάποια λύση, αλλά αποδείχθηκε ότι τα ζωτικά θέματα ασφάλειας που προκύπτουν την καθιστούν μη επιθυμητή. Πέρα από τα καταστροφικά ατυχήματα διαρροής ραδιενεργών στοιχείων, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι παράγουν μεγάλες ποσότητες πυρηνικών αποβλήτων, τα οποία είναι επικίνδυνα και καθόλου διαχειρίσιμα, διότι μολύνουν επίσης την ατμόσφαιρα με ραδιενέργεια.

Ωστόσο, γεμίζει αισιοδοξία το γεγονός ότι τις τελευταίες δεκαετίες διαπιστώνουμε μία σοβαρή και διαρκώς αυξανόμενη χρήση των ήπιων πηγών ενέργειας, σε βαθμό που υπάρχουν χώρες οι οποίες καλύπτουν πάνω από το 50% των ενεργειακών αναγκών τους. Μάλιστα ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας έχει στόχο για το 2020 να καλυφθεί το 51% των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ποσοστό εφικτό με την ήδη υπάρχουσα τεχνολογία και τεχνογνωσία.

Σίγουρα υπάρχουν ζητήματα που χρειάζονται επίλυση, με πρώτιστο το ότι θα πρέπει να μπορούν να εξασφαλίζουν ενεργειακή επάρκεια, ιδίως στα μεγάλα αστικά κέντρα. Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτώνται από την εποχή του έτους, το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. Επιπλέον απαιτούνται τεράστιες επιφάνειες για τη δημιουργία φωτοβολταϊκών πάρκων, ενώ για τις ανεμογεννήτριες θεωρείται ότι αλλοιώνουν το φυσικό περιβάλλον, προκαλούν θόρυβο και επηρεάζουν αρνητικά τους πληθυσμούς των πτηνών. Φυσικά, η περαιτέρω μελέτη και τεχνολογική ανάπτυξη μπορεί να οδηγήσει σε πολύ πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα, ενώ έχει προταθεί και η άποψη να δημιουργηθούν πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα κι έτσι να μην υπάρχει πρόβλημα χώρου.

Με βάση τα παραπάνω, η πυρηνική ενέργεια σύντηξης θα μπορούσε να αναδειχθεί σε μια πολλά υποσχόμενη λύση. Η επιτυχία του εγχειρήματος υπόσχεται ένα μέλλον για τον πλανήτη και τον άνθρωπο, χωρίς ρύπανση της ατμόσφαιρας, της θάλασσας ή του εδάφους. Αδιάλειπτη, καθαρή λειτουργία που θα προσφέρει καθαρή ενέργεια.

Πρώτη και βασική προϋπόθεση είναι να πετύχει η πειραματική εφαρμογή στον ITER. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι πρόκειται για ένα πείραμα που υπολογίζεται ότι θα κοστίσει γύρω στα 15 δισεκατομμύρια ευρώ, θα ξεκινήσει περίπου το 2025 και φυσικά η έκβασή του είναι αβέβαιη. Μπορεί η πρώτη ύλη να είναι το υδρογόνο και το λίθιο, που είναι ανεξάντλητα στη φύση, αλλά χρειάζεται να αναπτυχθεί θερμοκρασία εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, προκειμένου να δημιουργηθούν οι συνθήκες του πυρήνα του Ήλιου, ώστε να δημιουργηθεί το πλάσμα. Και τι θα σημαίνει ενεργειακά αυτή η διαδικασία; Κανείς ακόμη δεν γνωρίζει. Επίσης, το δημιουργημένο πλάσμα θα πρέπει να καταστεί διαχειρίσιμο μέσω της χρήσης μαγνητών, που κι αυτό δεν είναι εξασφαλισμένο. Και το τρίτιο, που παράγεται από το λίθιο και συντελεί στη δημιουργία του πλάσματος, είναι ραδιενεργό στοιχείο, ακόμη κι αν δεν έχει τη δύναμη των παραγώγων της ενέργειας σχάσης. Τέλος, δημιουργούνται απόβλητα από όλη αυτήν τη διαδικασία, αλλά δεν προβλέπεται να έχουν το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν σήμερα τα πυρηνικά εργοστάσια.

Όταν ο δημοσιογράφος του Euronews, Κλαούντιο Ρόκο ρώτησε τον διευθυντή του προγράμματος ITER, Μπερνάρ Μπιγκό, ποια είναι τα πλεονεκτήματα της παραγωγής ενέργειας από πυρηνική σύντηξη απάντησε τα εξής: «Το πιο σημαντικό είναι το καύσιμο που χρησιμοποιούμε. Είναι το υδρογόνο. Υπάρχει άφθονο υδρογόνο στη φύση. Το βρίσκουμε στις θάλασσες και στις λίμνες. Έχουμε λοιπόν μια ατελείωτη πηγή καυσίμων για τα επόμενα εκατομμύρια χρόνια. Ένα ακόμα πλεονέκτημα είναι ο τρόπος που θα διαχειριστούμε τα απόβλητα. Παράγονται ραδιενεργά απόβλητα, αλλά ο κύκλος ζωής τους είναι πολύ μικρός. Μόνο μερικές εκατοντάδες χρόνια, σε σχέση με τα εκατομμύρια χρόνια που έχουμε στην περίπτωση της πυρηνικής διάσπασης». Όσον αφορά στο τρίτιο, ο ίδιος εξηγεί: «Στην περίπτωση ατυχήματος, μιας διαρροής για παράδειγμα, ο αντιδραστήρας δεν είναι στεγανός. Άρα το αέριο θα μπορούσε να διαρρεύσει στη φύση. Οι ποσότητες που θα εκλυθούν στη φύση επιτρέπουν στον πληθυσμό που ζει γύρω από τον αντιδραστήρα να παραμείνει ήρεμος και να συνεχίσει τις δραστηριότητές του».

Τέλος, στην περίπτωση που επιτύχει το πείραμα, υπολογίζεται ότι εμπορική παραγωγή ενέργειας θα μπορεί να υπάρξει από το 2050 και μετά, εφόσον αποδειχθεί ότι μπορεί να είναι εκμεταλλεύσιμη.

Στην ουσία πρόκειται για ένα μακρόπνοο εγχείρημα, στο οποίο οι πλέον αισιόδοξοι βλέπουν ότι αποτελεί μια ευκαιρία για τον άνθρωπο, μια νέα εμπειρία. Δεν θεωρούν ότι είναι μόνο η κατασκευή ενός αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης, αλλά ότι συνιστά ένα διεθνές σχολείο που θα διδάξει στην ανθρωπότητα την πραγματική έννοια της συνεργασίας. Αποτελεί τη μεγαλύτερη διεθνή συνεργασία που έχει γίνει ποτέ για ειρηνικούς σκοπούς, γεγονός που από μόνο του αναπτερώνει την ελπίδα για μια ενωμένη ανθρωπότητα. Η διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης είναι συνθετική και θεωρείται πως συμβαδίζει με τη φυσική εξελικτική διαδικασία, σε αντίθεση με την πυρηνική σχάση που διαλύει-αποδομεί. Ό,τι επιτυγχάνεται με τη σύντηξη από τον φωτοδότη ήλιο, ακυρώνεται από τη σχάση που προκαλεί τεχνητά ο άνθρωπος. Η σύντηξη ακολουθεί τα πρότυπα της κοσμικής εξελικτικής λειτουργίας, που οδηγεί βήμα-βήμα στην δημιουργία ζωής. Γι’ αυτό υπάρχει η ελπίδα ότι θα χρησιμοποιηθεί με βάση το πανανθρώπινο καλό, δίχως να ενισχύσει τις μεγάλης κλίμακας ανισότητες μεταξύ των πληθυσμών, ούτε να αποτελέσει αντικείμενο εκμετάλλευσης κάποιων τραστ, τα οποία συχνά βρίσκονται πίσω από τις διάφορες οικονομικές κρίσεις και τους πολέμους. Ίσως πρόκειται για ένα πείραμα που προετοιμάζει την παγκόσμια κοινότητα για μια νέα εποχή, μια εποχή φωτός, μια ηλιακή εποχή.

Στα πρώτα της βήματα η ανθρωπότητα δημιούργησε κοινότητες ισότητας, κοινοκτημοσύνης και ανταλλαγής αγαθών. Με λίγα λόγια κατάφερναν κάτι που σήμερα μοιάζει ουτοπικό: την ομαδικότητα έναντι του ανταγωνισμού. Μπορεί να θεωρούνται πρωτόγονες σύμφωνα με τα σημερινά κριτήρια του δυτικού πολιτισμού, για τον οποίο ανώτερη αξία αποτελεί η ατομική ιδιοκτησία και η συσσώρευση κεφαλαίου, αλλά άφησαν παρακαταθήκη για τις επερχόμενες γενιές την επίγνωση ότι όταν η κοινότητα εξελίσσεται σε αρμονία με το σύνολο των μελών, ωφελούνται εξίσου η κοινότητα, το περιβάλλον και το άτομο. Έχουμε τη δυνατότητα να ωφεληθούμε από την εμπειρία τους και να βάλουμε φρένο στη βαρβαρότητα που συνοδεύει το κέρδος των λίγων και τη συσσώρευση πλούτου. Σίγουρα θα άλλαζε το κέντρο βάρους της ζωής μας ολόκληρης εάν εφαρμόζαμε τις αξίες τους, προσαρμοσμένες στις ανάγκες της σύγχρονης δυτικής κοινωνίας. Είναι σημαντικό να πάψουμε να αντιλαμβανόμαστε τη ζωή μέσα από τη δική μας ύπαρξη. Η μετατόπιση της συνειδησιακής μας ματιάς στο ευρύτερο περιβάλλον θα μας βοηθήσει να αντιληφθούμε ότι κάθε μορφή ζωής έχει τη δική της πορεία, κι ότι η ζωή απλώνεται πολύ πέρα από τον άνθρωπο, από ελάχιστες μορφές ζωής έως έναν Πλανήτη ή έναν Ήλιο. Τότε θα καταφέρουμε να αντιληφθούμε ότι η Γη είναι μια φιλόστοργη Μητέρα για μας, η οποία χρειάζεται την προσοχή και την φροντίδα μας.

Εξαιρετικές λύσεις για το ενεργειακό ζήτημα υπάρχουν και μπορεί να τις προσφέρει μία τέτοιου είδους νέα συνείδηση. Η εφαρμογή τους απαιτεί υπέρβαση της κρατούσας αντίληψης για την οικονομία και την κοινωνία. Σε αυτήν ακριβώς την κατεύθυνση οφείλει να είναι προσανατολισμένη και η έρευνα για την ενέργεια από πυρηνική σύντηξη.

Η λύση βρίσκεται συλλογικά στην ανθρωπότητα κι εκείνη οφείλει να καθορίζει τη μοίρα της. Η ελπίδα βρίσκεται στα πρότυπα και τα μοντέλα παγκόσμιας κοινότητας που δημιουργούνται με βάση την κοινωνική αντίληψη της ισότητας, χωρίς διακρίσεις ή προκαταλήψεις, της κοινής συμμετοχής, του σεβασμού προς τη μητέρα γη, και της από κοινού διάθεσης των αγαθών της.

Σύνδεσμοι

    http://mepolyaplalogia.blogspot.gr/2016/07/blog-post.html
    https://mappingignorance.org/2013/11/25/iter-engineering-challenges-of-putting-the-sun-into-a-box-part-2/
    http://slideplayer.gr/slide/2921946/
    https://www.euro-fusion.org/
    https://www.iter.org/
    https://www.youtube.com/watch?v=2Y2CBJIp2j8
    https://www.youtube.com/watch?v=kuq1HU2gYEk
    Fusion for Εnergy

Δ.Π.,Κ.Π