Πέμπτη, 8 Αυγούστου 2013

Πυρηνική Σύντηξη Υδρογόνου . ITER Το μεγαλύτερο επιστημονικό έργο ενεργειακής έρευνας στον κόσμο


                                                     si-iter.jpg

            Ενέργεια – εξασφάλιση ασφαλούς προμήθειας για το μέλλον

Η εξασφάλιση της μελλοντικής προμήθειας ενέργειας αποτελεί σημαντική πρόκληση για την Ευρώπη και τον κόσμο. Η σημερινή κοινωνία εξαρτάται από την άφθονη και αξιόπιστη προσφορά ενέργειας. Όμως οι βασικές πηγές καυσίμων, όπως πετρέλαιο και φυσικό αέριο, που διαθέτουμε αρχίζουν να σπανίζουν, ακριβαίνουν .
Η παγκόσμια ενεργειακή ζήτηση ενδέχεται να διπλασιαστεί στα επόμενα 50 χρόνια, καθώς οι άνθρωποι στις αναπτυσσόμενες χώρες θα γίνονται πιο πλούσιοι. Πού θα βρούμε την καθαρή και ασφαλή ενέργεια που θα χρειάζονται οι μελλοντικές γενιές σε όλο τον κόσμο;  Ωστόσο, θα πρέπει να αναπτύξουμε νέες πηγές ενέργειας ικανές να παρέχουν συνεχή και άφθονη ενέργεια μακροπρόθεσμα, χωρίς να βλάπτουν το περιβάλλον.
                                   
                                                        γραφικό στοιχείο

Σύντηξη: προς μια διεθνή ενεργειακή λύση

Η ενέργεια σύντηξης έχει τη δυνατότητα να παρέχει μια βιώσιμη λύση στις ευρωπαϊκές και παγκόσμιες ενεργειακές απαιτήσεις. Οι επιστήμονες πρόκειται να προχωρήσουν στο επόμενο βήμα για την πραγμάτωση αυτής της δυνατότητας, μέσω μιας διεθνούς συνεργασίας για μια πειραματική εγκατάσταση σύντηξης, που αποκαλείται ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor).http://en.wikipedia.org/wiki/ITER
Το ITER θα είναι το μεγαλύτερο επιστημονικό έργο ενεργειακής έρευνας στον κόσμο, και κατασκευάζεται στην Ευρώπη.
Η σύντηξη είναι η διαδικασία που δίνει ισχύ στον Ήλιο – η ενέργεια σύντηξης είναι αυτή που δίνει ζωή στη Γη. Σε αντίθεση με την πυρηνική σχάση, που αφορά τη διάσπαση πολύ βαρέων ατόμων για την παραγωγή ενέργειας, η σύντηξη απελευθερώνει ενέργεια όταν δύο ελαφρά άτομα, όπως αυτά του υδρογόνου, ενώνονται για να σχηματίσουν ένα άτομο ηλίου.
Στον Ήλιο τα άτομα του υδρογόνου ενώνονται και τήκονται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 15 εκατομμύρια °C) και με τεράστιες βαρυτικές πιέσεις: 600 εκατομμύρια τόνοι υδρογόνου τήκονται σε ήλιο κάθε δευτερόλεπτο.
Στη Γη βέβαια, η σύντηξη θα αναπαραχθεί σε πολύ μικρότερη κλίματα από ότι στον Ήλιο! Η μικρότερη κλίμακα όμως σημαίνει ότι οι σχετικές θερμοκρασίες θα πρέπει να είναι ακόμη υψηλότερες (δέκα φορές!) για να δημιουργηθεί μια πρακτική πηγή ενέργειας. Πρόκειται για μια σημαντική πρόκληση στην οποία θα εμπλακούν επιστήμονες και μηχανικοί από όλο τον κόσμο.

Πλεονεκτήματα της σύντηξης

Στη Γη, το καύσιμο για τους αντιδραστήρες σύντηξης θα είναι δύο μορφές (ισότοπα) του αέριου υδρογόνου: το δευτέριο και το τρίτιο. Σε κάθε λίτρο νερού υπάρχουν περίπου 33 χιλιοστά του γραμμαρίου δευτέριο. Εάν όλο το δευτέριο που υπάρχει σε ένα λίτρο νερό τηκόταν με τρίτιο, θα παρείχε ενέργεια αντίστοιχη με 340 λίτρα βενζίνη! Η φυσική αφθονία του τριτίου στη Γη είναι εξαιρετικά χαμηλή, οπότε μέσα στον αντιδραστήρα σύντηξης αυτό θα παράγεται από λίθιο: ένα ελαφρύ και άφθονο μέταλλο.
Εκτός από το ότι θα χρησιμοποιεί μια σχεδόν ανεξάντλητη πηγή καυσίμου, η καθημερινή λειτουργία ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας από σύντηξη δεν θα απαιτεί τη μεταφορά ραδιενεργών υλικών. Ο σταθμός θα είναι κατά βάση ασφαλής, χωρίς να υπάρχει πιθανότητα ατυχημάτων διαφυγής ή τήξης. Η διαδικασία σύντηξης δε θα δημιουργεί αέρια του θερμοκηπίου ή ραδιενεργά απόβλητα. Η σύντηξη μπορεί να προσφέρει μια συνεχή πηγή βασικής ενέργειας που θα είναι βιώσιμη και μεγάλης κλίμακας.

Τεχνολογία Tokamak           http://en.wikipedia.org/wiki/Tokamak 


          

       Για τη παραγωγή σύντηξης, το τρίτιο και το δευτέριο πρέπει να θερμανθούν στους 150 εκατομμύρια °C. Αυτό δημιουργεί ένα ‘φορτισμένο αέριο’ υψηλής θερμοκρασίας που ονομάζεται πλάσμα. Για την παροχή συνεχούς ισχύος σύντηξης, το πλάσμα πρέπει να ελέγχεται, να θερμαίνεται και να περιορίζεται με ισχυρά μαγνητικά πεδία.
Στην καρδιά του πειράματος ITER θα βρίσκεται το μεγαλύτερο tokamak του κόσμου.
Το tokamak είναι μια τοροειδής συσκευή ή «σχήματος κουλούρας (τόρου)» - ουσιαστικά ένας σωλήνας καμπυλωμένος, με τα άκρα του ενωμένα, και συνεπώς χωρίς τέλος. Το πρώτο tokamak σχεδιάστηκε στη Μόσχα τη δεκαετία του ’60 και κατασκευάστηκε ειδικά ώστε να δημιουργεί ένα περίπλοκο αλλά ευφυές μαγνητικό κλουβί που να περικλείει το υψηλής ενέργειας πλάσμα.

Ευρωπαϊκή εμπειρία

Εδώ και 50 χρόνια, η Ευρώπη ηγείται της έρευνας σύντηξης.
Όλη η έρευνα σύντηξης που λαμβάνει χώρα στην Ευρώπη συντονίζεται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Χρηματοδότηση παρέχεται από το Ερευνητικό Πρόγραμμα Πλαίσιο Euratom και από εθνικούς πόρους των Κρατών Μελών και της Ελβετίας. Ο συντονισμός και η μακροπρόθεσμη συνέχεια της έρευνας εξασφαλίζεται από συμβάσεις μεταξύ της Euratom και των εθνικών εταίρων.
Αυτή η κοινή προσέγγιση επιτρέπει σε όλες τις Ευρωπαϊκές χώρες να συμμετέχουν και να συμβάλλουν στο μεγαλύτερο, και το πιο επιτυχημένο σήμερα, πείραμα σύντηξης στον κόσμο – το JET (Joint European Torus).
Ο βασικός σχεδιασμός του ITER είναι βασισμένος στη συσκευή JET.

γραφικό στοιχείο                                                                                                               

     ITER... International Thermonuclear Experimental Reactor

Το ITER θα είναι ένα tokamak ικανό να παράγει 500 εκατομμύρια βατ (MW) ισχύος σύντηξης ασταμάτητα για έως 10 λεπτά.
Θα είναι τριάντα φορές ισχυρότερο από το JET και θα προσεγγίζει το μέγεθος των μελλοντικών εμπορικών αντιδραστήρων. Το έργο ITER θα επιτρέπει για πρώτη φορά στους επιστήμονες να μελετήσουν ένα καιόμενο πλάσμα - ένα πλάσμα που θερμαίνεται από εσωτερικές αντιδράσεις σύντηξης και όχι από εξωτερικές πηγές θερμότητας. Θα επιδεικνύει και θα τελειοποιεί της βασικές τεχνολογίες ανάπτυξης της σύντηξης ως μιας ασφαλούς και φιλικής προς το περιβάλλον πηγής ενέργειας.
Το ITER θα αποτελέσει τη βάση για την κατασκευή ενός πιλοτικού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Πρόκειται για το κρίσιμο επόμενο βήμα στην πορεία προς την επίτευξη του στόχου της ενέργειας σύντηξης.
Το πείραμα ITER θα παράγει δέκα φορές περισσότερη ισχύ από όσο απαιτείται για την παραγωγή και θέρμανση του πλάσματος υδρογόνου. Θα δοκιμάζει τα συστήματα θέρμανσης, ελέγχου, διάγνωσης και εξ αποστάσεως συντήρησης που θα απαιτούνται σε έναν πραγματικό σταθμό παραγωγής ενέργειας. Το ITER θα δοκιμάσει επίσης συστήματα για την επανατροφοδότηση του πλάσματος και την εξαγωγή ακαθαρσιών.

.... και παραπέρα

Πολλά από τα εξαρτήματα που θα δοκιμαστούν στο ITER θα χρησιμοποιηθούν σε ένα πιλοτικό σταθμό παραγωγής ενέργειας (DEMO). Παράλληλα με την υλοποίηση του ITER, η προηγμένη έρευνα υλικών σύντηξης θα συμβάλλει στις τεχνολογικές λύσεις που απαιτούνται για το DEMO και τους πρώτους εμπορικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας σύντηξης.


ITER – ένα διεθνές εγχείρημα

Το έργο ITER είναι ένα τεράστιο τόλμημα στο δρόμο για την ενέργεια σύντηξης. Αναμένεται να κοστίσει γύρω στα 10 δισεκατομμύρια Ευρώ στην 35ετή πειραματική διάρκεια ζωής του. Τα αποτελέσματά του έχουν κρίσιμο διεθνές ενδιαφέρον και είναι, συνεπώς, ένα πραγματικά παγκόσμιο έργο.
Η ιδέα για το ITER ως διεθνές πείραμα προτάθηκε για πρώτη φορά το 1985 και ξεκίνησε ως συνεργασία μεταξύ της πρώην Σοβιετικής Ένωσης, των Ηνωμένων Πολιτειών, της Ευρωπαϊκής Ένωσης και της Ιαπωνίας, υπό την αιγίδα της Διεθνούς Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας (ΙΑΕΑ).
Σήμερα, το διεθνές κονσόρτιουμ αποτελείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση, τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιαπωνία, τη Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας, τη Δημοκρατία της Κορέας και τη Ρωσική Ομοσπονδία. Καθώς το ITER από σχέδιο γίνεται πραγματικότητα, αναμένεται να προστεθούν και άλλες χώρες.
                                                          γραφικό στοιχείο

Συνεργασία

Το ITER είναι μια πολυεθνική συνεργασία ανάμεσα σε χώρες που εμπλέκονται στην έρευνα σύντηξης ανά τον κόσμο. Λειτουργεί μέσω της συναίνεσης μεταξύ των συμμετεχόντων. Κατά κάποιον τρόπο, επεκτείνει το Ευρωπαϊκό μοντέλο έρευνας και ανάπτυξης, το οποίο έχει γνωρίσει επιτυχία με το πρόγραμμα σύντηξης Euratom και το JET, σε όλο τον κόσμο.
Οι φυσικές αρχές και οι τεχνολογικές μελέτες για το ITER οδήγησαν σε ένα λεπτομερές σχέδιο που ολοκληρώθηκε το 2001. Το σχέδιο υποστηρίχθηκε από ένα μεγάλο ερευνητικό πρόγραμμα το οποίο επιβεβαίωσε την πρακτική σκοπιμότητα του ITER και με τη συμμετοχή της βιομηχανίας για την κατασκευή πρωτοτύπων πλήρους μεγέθους για τα βασικά εξαρτήματα του ITER. Η επιτυχής δοκιμή των εξαρτημάτων αυτών, όπως π.χ. οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες, έχει δώσει σημαντική ώθηση στο έργο.
Εκτός από επιστήμονες και μηχανικούς ειδικούς στη σύντηξη, το έργο ITER θα απαιτήσει πολύ εξειδικευμένο προσωπικό από μια μεγάλη σειρά ειδικοτήτων.

Οι προκλήσεις

Η κατασκευή και λειτουργία του ITER είναι μια τεράστια διεθνής πρόκληση για την επιστήμη, τη μηχανολογία και την τεχνολογία, στα όρια της ανθρώπινης γνώσης. Έχει βασιστεί στα σημαντικότερα πειράματα σύντηξης, όπως το JET της Euratom, το JT-60 στην Ιαπωνία και το TFTR στις ΗΠΑ, και τα πειράματα σύντηξης του προγράμματος Euratom: όλα αυτά παρέχουν τεχνογνωσία και στοιχεία για τη φυσική και την τεχνολογία σύντηξης, σε προετοιμασία για το ITER.
Η επιστημονική πρόκληση είναι μεγάλη, αλλά η παγκόσμια ανάγκη για μια τέτοια καθαρή και βιώσιμη πηγή ενέργειας είναι ακόμη μεγαλύτερη!

TFTR in 1989                

TFTR  ( Tokamak Fusion Test Reactor USA)
 http://w3.pppl.gov/tftr/
                                                                                                  JT-60 (JT stands for Japan Torus)
                                                                                                                         http://en.wikipedia.org/wiki/JT-60

Τοποθεσία      

Το ITER στο Cadarache

Ο αντιδραστήρας του ITER θα κατασκευαστεί στην προτεινόμενη ευρωπαϊκή τοποθεσία στο Cadarache της Νότιας Γαλλίας. Στο Cadarache βρίσκεται ήδη ένα κέντρο ενεργειακής έρευνας μεγάλης κλίμακας της Γαλλικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας.
Τα κεντρικά γραφεία της ευρωπαϊκής συμβολής στο έργο ITER θα βρίσκονται στη Βαρκελώνη της Ισπανίας.
Το ITER από την αρχή σχεδιάστηκε έτσι ώστε να μπορεί να κατασκευαστεί σε οποιαδήποτε από τις συμμετέχουσες χώρες. Το τελικό σχέδιο του αντιδραστήρα ορίζει κάποια κριτήρια για το χώρο εγκατάστασης του ITER.
 Μετά από πολλές διαπραγματεύσεις, επιλέχθηκε το Cadarache ανάμεσα σε τέσσερις πιθανές τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο. Ο χώρος κατασκευής καταλαμβάνει περίπου 40 εκτάρια, ενώ άλλα 30 εκτάρια έχουν διατεθεί προσωρινά για χρήση κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Οι βασικές απαιτήσεις για το χώρο του ITER περιλαμβάνουν ικανότητα θερμικής ψύξης περίπου 450 MW και παροχή ηλεκτρικής ενέργειας έως και 120 MW.
Η κατασκευή είναι δυνατό να ξεκινήσει άμεσα, και αν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο, το πρώτο πλάσμα του ITER θα ενεργοποιηθεί το 2016.

Περισσότερες πληροφορίες


Ευρωπαϊκή Επιτροπή
Γενική Διεύθυνση Έρευνας
E-mail:
 Research Contacts page
ec.europa.eu/research
∆ιοικητική Μονάδα
Πληροφόρησης και
Επικοινωνίας
B-1049 Βρυξέλλες
Φαξ: +32 2 295 82 20

σχετ. άρθρα με το θέμα...
 http://sagini3.blogspot.gr/2013/06/blog-post_24.html

http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=525429#.UgNV8uUvxqg.blogger




Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

ΠΑΡΑΚΑΛΟΥΜΕ ΓΡΑΨΤΕ ΤΟ ΣΧΟΛΙΟ ΣΑΣ ΕΔΩ